DE202020005510U1

DE202020005510U1 - Aufhängungssystem- und Lenkeigenschaften

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Publication number: DE202020005510U1
Application number: DE202020005510.7U
Authority: DE
Original assignee: Ree Automotive Ltd
Current assignee: Ree Automotive Ltd
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2021-06-30
Anticipated expiration: 2030-04-17
Also published as: JP2022177048A; CN115320299A; KR20210143925A; US20210339590A1; CA3133724C; KR102539368B1; WO2020212987A9; CN113993724A; US20210245797A1; GB2597194B; JP7141071B2; CA3133724A1; CN113993724B; KR20220015498A; GB2597194A; JP7434465B2; WO2020212987A1; JP2022520900A; US11827069B2; GB202116271D0

Abstract

Eine verschiebbare Säulenaufhängungseinheit (110), umfassend:
eine Schiene (114) mit einer Längsachse;
ein Gleitelement (112), das gleitend mit der Schiene (114) verbunden ist; und
Stoßdämpfungs- und Federmittel (116, 118), die dazu eingerichtet sind, Bewegungen zu dämpfen und Kräfte entlang der Längsachse der Schiene (114) abzustützen;
wobei die Schiene (114) und das Gleitelement (112) so geformt sind, dass sie transversale Querschnittsprofile aufweisen, die eine Drehbewegung des Gleitelements (112) in Bezug auf die Schiene (114) um die Längsachse der Schiene (114) verhindern.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Aufhängungssysteme, insbesondere auf Aufhängungssysteme mit einem Gleitelement.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Frühe Fahrzeuge, z. B. vom Beginn des 20. Jahrhunderts, verfügten über Aufhängungssysteme vom Typ „Gleitende Säule“ oder „Gleitende Achse“. Diese Aufhängungssysteme umfassten typischerweise eine Dämpfereinheit, die auf einem kreisförmigen Gleiter gleiten konnte und eine Reibungsbuchse(n) zur Ermöglichung des Gleitens derselben verwendete(n). Bei diesen Fahrzeugen wurde typischerweise eine Lenkachse (z. B. eine Achse, um die sich das Rad zum Lenken des Fahrzeugs drehen kann) auf eine Achse der Dämpfereinheit ausgerichtet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eine gleitende Säulenaufhängungseinheit bereitstellen, wobei die Aufhängungseinheit umfassen kann: eine Schiene mit einer Längsachse; ein Gleitelement, das gleitend mit der Schiene verbunden ist; und Stoßdämpfungs- und Federmittel, die dazu eingerichtet sind, Bewegungen zu dämpfen und Kräfte entlang der Längsachse der Schiene zu unterstützen; wobei die Schiene und das gleitende Element so geformt sind, dass sie transversale Querschnittsprofile aufweisen, die eine Drehbewegung des gleitenden Elements in Bezug auf die Schiene um die Längsachse der Schiene verhindern.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil der transversalen Querschnittsprofile der Schiene und des Gleitelements ein Polygon.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil der transversalen Querschnittsprofile der Schiene und des Gleitelements asymmetrisch um deren Längsachsen.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit Wälzlagerumfassen, die in Hohlräumen auf mindestens einigen der inneren Seitenflächen des Gleitelements angeordnet sind.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit Lagereinstellstifte umfassen, die in die Hohlräume eingeschraubt werden können, wobei eine Form und eine Maßnahme des Einschraubens der Lagereinstellstifte in die Hohlräume mindestens eines von einer Position und einer Ausrichtung der Wälzlager innerhalb der Hohlräume vorgeben.
In einigen Ausführungsformen können die Stoßdämpfungs- und Federmittel einen federbelasteten Stoßdämpfer umfassen.
In einigen Ausführungsformen ist der federbelastete Stoßdämpfer innerhalb der Schiene angeordnet.
In einigen Ausführungsformen ist der federbelastete Stoßdämpfer an seinem ersten Ende mit der Schiene und an seinem zweiten Ende mit dem Gleitelement verbunden, wobei ein oder mehrere Stifte verwendet werden, die dazu ausgelegt sind, in einem oder mehreren entsprechenden Schlitzen an einer oder mehreren Seitenflächen der Schiene zu gleiten.
In einigen Ausführungsformen sind der eine oder die mehreren Schlitze mit einer oder mehreren flexiblen Hülsen verschlossen.
In einigen Ausführungsformen rühren die Stoßdämpfungs- und Federmittel von einer magnetischen Kraft her, die zwischen dem Gleitelement und der Schiene erzeugt werden kann.
In einigen Ausführungsformen ist die Schiene so ausgelegt, dass sie mit einem Rad eines Fahrzeugs verbunden werden kann, und das Gleitelement ist dazu ausgelegt, mit einem Referenzrahmen eines Fahrzeugs verbunden zu werden.
In einigen Ausführungsformen ist die Schiene dazu ausgelegt, mit einem Referenzrahmen eines Fahrzeugs verbunden zu werden, und das Gleitelement ist dazu ausgelegt, mit einem Rad eines Fahrzeugs verbunden zu werden.
In einigen Ausführungsformen ist die Längsachse der Schiene gekrümmt und das Gleitelement ist dazu ausgelegt, auf der Schiene entlang der gekrümmten Längsachse zu gleiten.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil bzw. Abschnitt der Schiene und/oder des Gleitelements dazu ausgelegt, innerhalb einer Felge eines Rades angeordnet zu werden, wenn ein Rad in die Aufhängungseinheit montiert wird.
In einigen Ausführungsformen sind die Schiene und das Gleitelement dazu ausgelegt, außerhalb einer Felge eines Rades und angrenzend an dieses angeordnet zu sein, wenn ein Rad in die Aufhängungseinheit eingebaut ist.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ein In-Rad-System für ein Rad eines Fahrzeugs bereitstellen, wobei das System umfassen kann: eine Radschnittstelle, die dazu ausgelegt ist, das Rad des Fahrzeugs drehbar zu lagern; eine Aufhängungseinheit, die umfassen kann: eine Schiene mit einer Längsachse; ein Gleitelement, das gleitfähig mit der Schiene verbunden ist; und Stoßdämpfungs- und Federmittel, die dazu ausgelegt sind, Bewegungen zu dämpfen und Kräfte entlang der Längsachse der Schiene zu unterstützen; wobei die Schiene und das Gleitelement so geformt sind, dass sie transversale Querschnittsprofile aufweisen, die eine Drehbewegung des Gleitelements in Bezug auf die Schiene um die Längsachse der Schiene verhindern; und eine Lenkeinheit, die zwischen der Aufhängungseinheit und der Radschnittstelle angeordnet ist und ausgebildet ist, die Radschnittstelle um eine Lenkachse zu lenken, wobei die Lenkachse von der Längsachse der Schiene in Richtung der Radschnittstelle versetzt ist.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil bzw. Abschnitt der Lenkeinheit dazu ausgelegt, innerhalb einer Felge des Rades angeordnet zu werden, wenn das Rad in das System eingebaut ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit zwei Schwenkglieder umfassen, die mit der Aufhängungseinheit und der Radschnittstelle verbunden sind. Die Schwenkglieder definieren die Lenkachse und sind dazu ausgelegt, eine Drehung der Radschnittstelle um die Lenkachse und in Bezug auf die Aufhängungseinheit ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen sind die Schwenkglieder mit der Schiene der Aufhängungseinheit verbunden.
In einigen Ausführungsformen sind die Schwenkglieder mit dem Gleitelement der Aufhängungseinheit verbunden.
In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit eine Lenkmechanismus-Schnittstelle umfassen, die mit mindestens einem der Schwenkglieder verbunden ist und dazu ausgelegt ist, mit einem Lenkmechanismus verbunden zu werden, wobei die Lenkmechanismus-Schnittstelle dazu ausgelegt ist, die Schwenkglieder und die damit verbundene Radschnittstelle in Bezug auf die Aufhängungseinheit und um die Lenkachse zu drehen.
In einigen Ausführungsformen kann das System einen Lenkmechanismus umfassen, wobei der Lenkmechanismus Folgendes umfassen kann: einen Lenkmotor, der mit einer gefederten Masse der Aufhängungseinheit verbunden ist und dazu ausgelegt ist, Drehbewegungen zu erzeugen; eine Lenkstange, die mit dem Lenkmotor unter Verwendung einer ersten Getriebeanordnung verbunden ist, wobei die erste Getriebeanordnung so konfiguriert ist, dass sie Drehbewegungen vom Lenkmotor auf die Lenkstange überträgt; und eine zweite Getriebeanordnung, die so angepasst ist, dass sie die Drehbewegungen von der Lenkstange auf ein Zahnrad von mindestens einem der Schwenkglieder überträgt, um die mit den Schwenkgliedern verbundene Radschnittstelle um die Lenkachse in Bezug auf die Aufhängungseinheit zu drehen.
In einigen Ausführungsformen sind die Lenkstange und die erste Getriebeanordnung dazu ausgelegt, ein Gleiten der ersten Getriebeanordnung auf der Lenkstange ermöglichen, wenn das Gleitelement auf der Schiene gleitet, während die vom Lenkmotor erzeugten Drehbewegungen dennoch auf die Lenkstange übertragen werden.
In einigen Ausführungsformen kann die zweite Getriebeanordnung ein Schneckengetriebe umfassen.
In einigen Ausführungsformen ist die Lenkstange parallel zur Längsachse.
In einigen Ausführungsformen ist die Lenkstange teleskopisch.
In einigen Ausführungsformen ist die gefederte Masse der Aufhängungseinheit deren Schiene.
In einigen Ausführungsformen ist die gefederte Masse der Aufhängungseinheit das Gleitelement derselben.
In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit einen rahmenlosen Motorbeinhalten, der mit der Aufhängungseinheit und der Radschnittstelle verbunden ist und dazu ausgelegt ist, die Radschnittstelle in Bezug auf die Aufhängungseinheit um die Lenkachse zu drehen.
In einigen Ausführungsformen kann der rahmenlose Motor Folgendes umfassen: einen Stator, der mit der Aufhängungseinheit und der Radschnittstelle verbunden ist; und einen Rotor, der dazu ausgelegt ist, den Stator zu rotieren.
In einigen Ausführungsformen fällt eine Drehachse des Rotors mit der Lenkachse zusammen.
In einigen Ausführungsformen ist der rahmenlose Motor mit der Schiene der Aufhängungseinheit verbunden.
In einigen Ausführungsformen ist der rahmenlose Motor mit dem Gleitelement der Aufhängungseinheit verbunden.
In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit mindestens ein Paar von Armen umfassen, wobei jedes Paar einen ersten Arm und einen zweiten Arm umfassen kann, die an ihren ersten Enden schwenkbar mit der Radschnittstelle und an ihren zweiten Enden schwenkbar mit der Aufhängungseinheit verbunden sind.
In einigen Ausführungsformen sind der erste Arm und der zweite Arm schwenkbar mit der Schiene des Aufhängungssystems verbunden.
In einigen Ausführungsformen sind der erste Arm und der zweite Arm schwenkbar mit dem Gleitelement des Aufhängungssystems verbunden.
In einigen Ausführungsformen sind der erste Arm und der zweite Arm quer zueinander gesetzt bzw. angeordnet und definieren eine dynamische Lenkachse an einem virtuellen Schnittpunkt zwischen ihnen, so dass sich die dynamische Lenkachse in Bezug auf die Aufhängungseinheit bewegen kann, wenn die Radschnittstelle ihren Lenkwinkel relativ zur Aufhängungseinheit ändert.
In einigen Ausführungsformen kann das System eine Bremseinheit umfassen, wobei die Bremseinheit einen mit der Radschnittstelle verbundenen Bremsaktuator umfassen kann.
In einigen Ausführungsformen kann die Bremseinheit einen Bremsflüssigkeitsbehälter umfassen, der in Fluidverbindung mit dem Bremsaktuator steht, wobei der Bremsflüssigkeitsbehälter mit dem Gleitelement der Aufhängungseinheit verbunden ist.
In einigen Ausführungsformen ist die Bremseinheit eine Brake-by-Wire-Einheit.
In einigen Ausführungsformen kann die Bremseinheit einen Controller enthalten, der so konfiguriert ist, dass er das Abbremsen der Radschnittstelle durch den Bremsaktuator steuert.
In einigen Ausführungsformen kann das System eine Traktionseinheit umfassen, wobei die Traktionseinheit Folgendes umfassen kann: einen Traktionsmotor; und eine Welle, die dazu ausgelegt ist, Drehungen vom Traktionsmotor auf eine Radnabe zu übertragen, die drehbar von der Radschnittstelle gestützt wird.
In einigen Ausführungsformen ist der Traktionsmotor mit der Aufhängungseinheit verbunden.
In einigen Ausführungsformen ist der Traktionsmotor mit der Radschnittstelle verbunden.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil der transversalen Querschnittsprofile der Schiene und des Gleitelements mindestens eines der folgenden Eigenschaften: polygonal und asymmetrisch um ihre Längsachsen.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit Wälzlager umfassen, die in Hohlräumen auf mindestens einigen der inneren Seitenflächen des Gleitelements angeordnet sind; und Lagereinstellstifte, die dazu ausgebildet sind, in die Hohlräume geschraubt zu werden, wobei eine Form und eine Maßnahme des Einschraubens der Lagereinstellstifte in die Hohlräume mindestens eines von einer Position und einer Ausrichtung der Wälzlager innerhalb der Hohlräume vorgeben.
In einigen Ausführungsformen können die Stoßdämpfungs- und Federmittel einen federbelasteten Stoßdämpfer umfassen, der innerhalb der Schiene angeordnet ist; und der federbelastete Stoßdämpfer ist an seinem ersten Ende mit der Schiene und an seinem zweiten Ende mit dem Gleitelement verbunden, wobei ein oder mehrere Stifte verwendet werden, die dazu ausgelegt sind, in einem oder mehreren entsprechenden Schlitzen an einer oder mehreren Seitenflächen der Schiene zu gleiten.
In einigen Ausführungsformen ist die Längsachse der Schiene gekrümmt und das Gleitelement ist dazu ausgelegt, auf der Schiene entlang der gekrümmten Längsachse zu gleiten.
In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil bzw. Abschnitt der Schiene und/oder des Gleitelements dazu ausgelegt, innerhalb einer Felge eines Rads angeordnet zu werden, wenn ein Rad in die Aufhängungseinheit montiert ist.
In einigen Ausführungsformen sind die Schiene und das Gleitelement dazu ausgelegt, außerhalb einer Felge eines Rades und angrenzend an diese angeordnet zu werden, wenn ein Rad in die Aufhängungseinheit eingebaut ist.
Diese, zusätzliche und/oder andere Aspekte und/oder Vorteile der vorliegenden Erfindung sind in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung dargelegt; möglicherweise aus der detaillierten Beschreibung ableitbar; und/oder durch die Praxis der vorliegenden Erfindung erlernbar.
Figurenliste
Zum besseren Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung und zur Veranschaulichung ihrer Verwirklichung wird nun rein beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, in denen gleiche Ziffern durchgehend entsprechende Elemente oder Abschnitte bezeichnen.
In den nebenstehenden Zeichnungen:

1A, 1B und 1C sind schematische Darstellungen einer Ausführungsform einer Aufhängungseinheit und eines in die Aufhängungseinheit eingebauten Rades gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
2A, 2B, 2C und 2D sind schematische Darstellungen einer Ausführungsform einer Aufhängevorrichtung gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
3A ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines In-Rad-Systems mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten, gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
3B und 3C sind schematische Darstellungen einer Ausführungsform eines In-Rad-Systems mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten und eines in das In-Rad-System montierten Rades, gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
3D ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines In-Rad-Systems mit Traktionsfähigkeiten, gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
4A ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines In-Rad-Systems mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten, gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
4B, 4C, 4D und 4E sind schematische Darstellungen einer Aufhängungseinheit für ein In-Rad-System mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten, gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.
4F, 4G und 4H sind schematische Darstellungen einer Lenkeinheit für ein In-Rad-System mit Aufhängungs- und Lenkungsfunktionen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
41, 4J, 4K, 4L und 4M sind schematische Darstellungen eines Lenkmechanismus für ein In-Rad-System mit Aufhängungs- und Lenkungsmöglichkeiten gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
5A, 5B, 5C, 5D, 5E und 5F sind schematische Darstellungen eines In-Rad-Systems mit Aufhängungs- und Lenkungsmöglichkeiten und eines in das In-Rad-System montierten Rades gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
6A, 6B und 6C sind schematische Darstellungen einer Ausführungsform eines In-Rad-Systems mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten und eines in das In-Rad-System montierten Rades, gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung;
7A, 7B und 7C sind schematische Darstellungen einer Ausführungsform eines In-Rad-Systems mit Aufhängungs- und Lenkungsmöglichkeiten und eines in das In-Rad-System montierten Rades gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung; und
8 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines In-Rad-Systems mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten und eines in das In-Rad-System montierten Rades, gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung.

Der Einfachheit und Klarheit halber sind die in den Abbildungen gezeigten Elemente nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet. Beispielsweise können die Abmessungen einiger Elemente im Vergleich zu anderen Elementen zur besseren Übersichtlichkeit vergrößert dargestellt sein. Des Weiteren können, wo es sinnvoll erscheint, Referenznummern zwischen den Abbildungen wiederholt werden, um entsprechende oder analoge Elemente anzuzeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zu Erklärungszwecken werden spezifische Konfigurationen und Details dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Es wird jedoch auch für den Fachmann ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung auch ohne die hier dargestellten spezifischen Details realisiert werden kann. Außerdem können bekannte Merkmale weggelassen oder vereinfacht worden sein, um die vorliegende Erfindung nicht zu verdecken. Unter besonderer Bezugnahme auf die Zeichnungen wird betont, dass die gezeigten Einzelheiten nur beispielhaft und zum Zweck der illustrativen Diskussion der vorliegenden Erfindung sind und in der Absicht dargestellt werden, eine möglichst nützliche und leicht verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der Erfindung zu liefern. Dabei wird nicht versucht, konstruktive Details der Erfindung ausführlicher darzustellen, als es für ein grundlegendes Verständnis der Erfindung erforderlich ist, wobei die Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen dem Fachmann verdeutlicht, wie die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung in der Praxis verwirklicht werden können.
Bevor mindestens eine Ausführungsform der Erfindung im Detail erläutert wird, ist klarzustellen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung der Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung angegeben oder in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung ist auf andere Ausführungsformen anwendbar, die auf verschiedene Weise realisiert oder ausgeführt werden können, sowie auf Kombinationen der gezeigten Ausführungsformen. Es ist außerdem klarzustellen, dass die hier verwendete Phraseologie und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als einschränkend anzusehen ist.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ein Aufhängungssystem für ein Rad eines Fahrzeugs bereitstellen. Das Aufhängungssystem kann eine Aufhängungseinheit enthalten. Die Aufhängungseinheit kann z. B. eine Schiebesäulenaufhängungseinheit sein. Die Aufhängungseinheit kann ein Gleitelement umfassen, das gleitfähig mit einer Längsschiene verbunden ist. Die Längsschiene und/oder das Gleitelement können so geformt sein, dass eine Drehbewegung des Gleitelements um eine Längsachse der Aufhängungseinheit verhindert wird.
Die Aufhängungseinheit kann so ausgelegt sein, dass sie mit einem Bezugsrahmen (z. B. einem Fahrgestell) des Fahrzeugs verbunden werden kann, und sie kann so ausgelegt sein, dass sie Stöße und/oder Bewegungen dämpft und absorbiert, die z. B. aus Bodenwellen oder Schlaglöchern auf der Straße resultieren, und/oder dass sie ein Gewicht des Fahrzeugs entlang einer Längsachse (oder im Wesentlichen entlang der Längsachse) der Aufhängungseinheit trägt. In einigen Ausführungsformen kann zumindest ein Teil der Aufhängungseinheit so angepasst sein, dass er sich innerhalb einer Felge des Rades befindet. In einigen Ausführungsformen kann die Längsachse der Aufhängungseinheit gekrümmt sein. Dies kann z. B. eine kurvenförmige Bewegung des Rades ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen kann das Aufhängungssystem eine Radschnittstelle und eine Radnabe umfassen. Die Radschnittstelle kann geeignet sein, die Radnabe drehbar zu lagern und kann geeignet sein, mit der Aufhängungseinheit verbunden zu werden.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ein In-Wheel-System bereitstellen. Das In-Rad-System kann eine Aufhängungseinheit (z. B. die hier beschriebene Schiebesäulen-Aufhängungseinheit) und eine Lenkeinheit umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit mit der Aufhängungseinheit gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit von der Aufhängungseinheit entkoppelt sein. Es können verschiedene Ausführungsformen der Lenkeinheit verwendet werden. Im Folgenden werden einige Beispiele für die Steuereinheit beschrieben.
Es wird nun auf die 1A, 1B und 1C verwiesen, die schematische Darstellungen einer Ausführungsform eines Aufhängungssystems 100 und eines in ein Aufhängungssystem 100 eingebauten Rades 90 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind.
1A zeigt eine schematische Draufsicht auf das Aufhängungssystem 100. 1B zeigt eine schematische Seitenansicht des Aufhängungssystems 100. 1C zeigt eine schematische Längsschnittansicht des Aufhängungssystems 100.
Das Aufhängungssystem 100 kann eine Aufhängungseinheit 110 enthalten. Die Aufhängungseinheit 110 kann mit einem Referenzrahmen 80 eines Fahrzeugs und einem Rad 90 verbunden werden. Der Bezugsrahmen 80 kann z. B. ein Fahrgestell des Fahrzeugs sein. Die Aufhängungseinheit 110 kann so ausgelegt sein, dass sie Stöße und Bewegungen, die z. B. durch Bodenwellen oder Schlaglöcher auf der Straße entstehen, dämpft und absorbiert. Die Aufhängungseinheit 110 kann ferner so ausgelegt sein, dass sie auf sie einwirkenden Seitenkräften (z. B. Kräfte in Längs- und/oder Seitenrichtung des Fahrzeugs) widerstehen kann. Die Aufhängungseinheit 110 kann ferner so ausgelegt sein, dass sie ein Gewicht des Fahrzeugs entlang einer Längsachse 111 (oder im Wesentlichen entlang einer Längsachse 111) desselben stützt (z. B. wobei die Längsachse 111 parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer vertikalen Achse des Fahrzeugs verläuft).
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 110 so mit dem Bezugsrahmen 80 verbunden werden, dass die Längsachse 111 der Aufhängungseinheit 110 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zur Bodenfläche/Straße verläuft, auf der sich das Rad drehen kann (z. B. so, dass die Längsachse 111 parallel oder im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrzeugs verläuft). In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 110 so mit dem Bezugsrahmen 80 verbunden werden, dass die Längsachse 111 der Aufhängungseinheit 110 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zur Radnaben-Drehachse 104a verläuft, um die sich eine Radnabe 104 des Aufhängungssystems 100 drehen kann.
Die Aufhängungseinheit 110 kann ein Gleitelement 112 und eine Schiene 114 umfassen. Eine Längsachse der Schiene 114 kann mit der Längsachse 111 der Aufhängungseinheit 110 zusammenfallen. In einigen Ausführungsformen kann das Gleitelement 112 zur Verbindung mit dem Referenzrahmen 80 des Fahrzeugs und die Schiene 114 zur Verbindung mit dem Rad 90 ausgelegt sein. In einigen Ausführungsformen kann die Schiene 114 zur Verbindung mit dem Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs und das Gleitelement 112 zur Verbindung mit dem Rad 90 ausgelegt sein. Das Gleitelement 112 kann so ausgelegt sein, dass es auf der Schiene 114 gleitet.
In einigen Ausführungsformen kann das Aufhängungssystem 100 eine Radschnittstelle 102 und eine Radnabe 104 umfassen. Die Radschnittstelle 102 kann so ausgelegt sein, dass sie die Radnabe 104 drehbar lagert und die Drehung der Radnabe 104 um eine Radnaben-Drehachse 104a ermöglicht. In einigen Ausführungsformen kann die Drehachse 104a der Radnabe senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zur Längsachse 111 der Aufhängungseinheit 110 verlaufen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Schiene 114 mit der Radschnittstelle 102 verbunden sein (z. B. mit einem oder mehreren Verbindern 103, wie in den 1A, 1B und 1C gezeigt). In verschiedenen Ausführungsformen kann das Gleitelement 112 oder die Schiene 114 mit der Radschnittstelle 102 verbunden sein, wobei die Verbindung der Schiene 114 mit dem Rad 90 (z.B. einer ungefederten Masse) und die Verbindung des Gleitelements 112 mit dem Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs (z.B. einer gefederten Masse) es ermöglichen kann, den Weg des Gleitelements 112 entlang der Schiene 114 zu maximieren. Zum Beispiel kann in den Ausführungsformen der 1A und 1B das Gleitelement 112 potenziell über die gesamte Länge der Schiene 114 gleiten. Auf diese Weise kann die Aufhängungseinheit 110 z. B. ermöglichen, die auf den Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs übertragenen Kräfte zu minimieren und den Komfort der Fahrgäste im Fahrzeug zu maximieren.
Die Schiene 114 und/oder das Gleitelement 112 können so geformt sein, dass eine Drehbewegung des Gleitelements 112 um eine Längsachse 111 der Aufhängungseinheit 110 verhindert wird. Beispielsweise kann das Querschnittsprofil der Schiene 114 und des Gleiters 112 eine allgemeine polygonale Form haben (z. B. quadratisch, sechseckig, fünfeckig usw.). Die Form des Querschnittsprofils des Gleitelements 112 und der Schiene 114 kann so gewählt werden, dass sie z. B. dem spezifizierten Regime von Kräften standhält, die erwartungsgemäß auf die Aufhängungseinheit 110 einwirken.
In einigen Ausführungsformen kann das Querschnittsprofil von mindestens einer der Schienen 114 und des Schiebers 112 eine allgemein schräge Form haben. Dies kann z. B. eine Drehbewegung des Gleitelements 112 um eine Längsachse 111 der Aufhängungseinheit 110 verhindern.
In verschiedenen Ausführungsformen können eine oder mehrere hervorstehende Flächen an einer oder mehreren der Außenflächen der Schiene 114, die dem Gleitelement 112 zugewandt sind, und/oder an einer oder mehreren der Innenflächen des Gleitelements 112, die der Schiene 114 zugewandt sind, geformt oder hinzugefügt sein. Dies kann z. B. eine Drehbewegung des Gleitelements 112 um eine Längsachse 111 der Aufhängungseinheit 110 verhindern.
Die Aufhängungseinheit 110 kann ein Stoßdämpfungsmittel 116 und ein Federmittel 118 (z. B. wie in 1C gezeigt) enthalten. Die Stoßdämpfungsmittel 116 können z. B. einen Teleskopstoßdämpfer (z. B. einen Dämpfer) umfassen. Die Federmittel 118 können z. B. eine Feder enthalten.
In einigen Ausführungsformen können die Stoßdämpfungsmittel 116 und die Federmittel 118 innerhalb der Schiene 114 montiert sein (z. B. wie in 1C gezeigt). Die Stoßdämpfungseinrichtung 116 kann mit dem Gleitelement 112 und mit der Schiene 114 verbunden werden, während sie das Gleiten des Gleitelements 112 auf der Schiene 114 ermöglicht. Die Stoßdämpfungseinrichtung 116 kann so ausgelegt sein, dass sie Stöße und Bewegungen, die z. B. von Bodenwellen oder Schlaglöchern auf der Straße herrühren, dämpft und absorbiert, z. B. durch Umwandlung der Relativbewegung des Gleitelements 112 in Bezug auf die Schiene 114 in Energie, die in der Dämpfungseinrichtung gedämpft und/oder absorbiert/dissipiert wird.
Die Federmittel 118 können dazu ausgestaltet sein, um ein Gewicht des Fahrzeugs entlang der Längsachse 111 (oder im Wesentlichen entlang der Längsachse 111) der Aufhängungseinheit 110 zu stützen, z. B. durch Ändern einer Länge des Federmittels 118 und Einleiten von Stützkräften (z. B. einer Vorspannkraft) zwischen dem Gleitelement 112 und der Schiene 114.
In einigen Ausführungsformen kann die Stoßdämpfung und Aufhängung auf eine magnetische Kraft zurückzuführen sein, die zwischen dem Gleitelement 112 und der Schiene 114 der Aufhängungseinheit 110 erzeugt wird. Die Magnetkraft kann eingestellt werden, um ein Betriebsprofil der Aufhängungseinheit 110 zu definieren (z. B. Widerstand gegen lineare Bewegungen, Dämpfungsrate, Vorspannung usw.). In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 110 eine Elektrizitätserzeugungsschaltung enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die Elektrizitätserzeugungsschaltung elektrischen Strom erzeugen, indem sie Schwingungen absorbiert, die durch die Wechselwirkung zwischen dem Gleitelement 112 und der Schiene 114 entstehen. In einigen Ausführungsformen kann der Elektrizitätserzeugungsschaltung elektrisch mit einer Batterie verbunden sein und zum Laden der Batterie verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Batterie in das Aufhängungssystem 110 integriert sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Schiene 114 zumindest teilweise gebogen sein und eine gebogene Längsachse 111 bilden. Die gekrümmte Längsachse 111 kann z. B. ein dynamisches Verhalten des Rades 90 ermöglichen, mit einem bogenförmigen Vertikalweg.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 110 so angepasst sein, dass sie sich außerhalb einer Felge 92 eines Rades 90 des Fahrzeugs und angrenzend an diese befindet (z. B. wie in den 1A und 1B gezeigt). In anderen Ausführungsformen kann zumindest ein Teil der Aufhängungseinheit 110 innerhalb der Felge 92 des Rades 90 angeordnet sein. Im Allgemeinen kann eine Austrittsdistanz, bis zu dem die Aufhängungseinheit 110 aus der Felge 92 des Rades 90 herausragen kann, von den Abmessungen (z. B. Länge, Durchmesser) der Stoßdämpfungseinrichtung 116 und der Aufhängungseinrichtung 118 bestimmt werden, die wiederum von der Anwendung der Aufhängungseinheit 110 abhängen können. In anderen Beispielen kann eine Austrittsdistanz, bis zu dem die Aufhängungseinheit 110 aus der Felge 92 des Rades 90 herausragen darf, von der Größe und der Position einer Lenkeinheit bestimmt werden, die zum Lenken des Rades 90 ausgelegt ist (z. B. wie hierin unten beschrieben). Die Austrittsdistanz darf z. B. nicht mehr als 25 % eines Durchmessers der Felge 92 betragen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Aufhängungseinheit 110 auch andere Elemente enthalten kann, zum Beispiel zusätzlich zu oder anstelle des federbelasteten Teleskopdämpfers, wie in 1C gezeigt. Die Aufhängungseinheit 110 kann z. B. eine Luftfeder bzw. pneumatische Feder, einen Drehdämpfer und ähnliches enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann ein maximaler Abstand zwischen dem Referenzrahmen 80 und der Radnabe 104/Radschnittstelle 102 kleiner sein als eine maximale, im Wesentlichen vertikale lineare Bewegung der Radnabe 104/Radschnittstelle 102. Zum Beispiel kann der Abstand zwischen dem Referenzrahmen 80 und der Radnabe 104/Radschnittstelle 102 kleiner als 70% (z.B. kleiner als 70%, 30%, etc.) einer maximalen, im Wesentlichen vertikalen linearen Bewegung der Radnabe 104/Radschnittstelle 102 sein.
In einigen Ausführungsformen kann eine maximale, im Wesentlichen vertikale Länge der Aufhängungseinheit 110 kleiner sein als ein maximaler Abstand zwischen dem Bezugsrahmen 80 und der Radnabe 104/Radschnittstelle 102. In einigen Ausführungsformen kann die maximale, im Wesentlichen vertikale Länge der Aufhängungseinheit 110 kleiner sein als der Durchmesser der Felge des Rades.
Es ist zu beachten, dass die Abmessungen davon größer oder kleiner sein können und von den Abmessungen der Felge und/oder dem erforderlichen Bereich der im Wesentlichen vertikalen linearen Bewegung der Radnabe 104/Radschnittstelle 102 abhängen können.
Es wird nun auf die 2A, 2B, 2C und 2D verwiesen, die schematische Darstellungen einer Ausführungsform einer Aufhängungseinheit 210 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind.
2A, 2B und 2D zeigen verschiedene perspektivische Ansichten der Aufhängungseinheit 210 und 2C zeigt eine Längsschnittansicht der Aufhängungseinheit 210. Die Aufhängungseinheit 210 kann ähnlich wie die Aufhängungseinheit 110 sein, die oben in Bezug auf die 1A, 1B und 1C beschrieben wurde.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 210 ein Gleitelement 212 und eine Schiene 214 umfassen. Zum Beispiel können das Gleitelement 212 und die Schiene 214 wie das Gleitelement 112 bzw. die Schiene 114 sein, wie oben in Bezug auf die 1A und 1B beschrieben.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 210 dazu ausgebildet sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden zu werden, dass eine Längsachse 211 der Aufhängungseinheit 210 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zur Bodenoberfläche/zur Straße verläuft. Eine Längsachse der Schiene 214 kann mit der Längsachse 211 der Aufhängungseinheit 210 zusammenfallen. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 210 dazu ausgebildet sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden zu werden, dass die Längsachse 211 der Aufhängungseinheit 210 parallel (oder im Wesentlichen parallel) zu einer Raddrehebene verläuft, in der sich das Rad 90 drehen kann, wenn es in die Aufhängungseinheit 210 eingebaut ist. Die Raddrehebene kann z. B. durch eine Radschnittstelle eines Aufhängungssystems definiert sein.
Die Aufhängungseinheit 210 kann dazu ausgebildet sein, einem bestimmten Regime von Kräften standzuhalten, die erwartungsgemäß auf die Aufhängungseinheit 210 einwirken. Solche Kräfte können z. B. Seitenkräfte sein, d. h. Kräfte in Richtungen, die senkrecht zur Längsachse 211 der Aufhängungseinheit 210 verlaufen. In einigen Ausführungsformen kann eine Form der transversalen Querschnittsprofile des Gleitelements 212 und der Schiene 214 der Aufhängungseinheit 210 so gewählt sein, dass sie dem bestimmten Regime von Kräften standhalten. Im Allgemeinen können die transversalen Querschnittsprofile des Gleitelements 212 und der Schiene 214 eine beliebige polygonale Form haben. Die Form des transversalen Querschnittsprofils des Gleitelements 212 und der Schiene 214 kann so gewählt werden, dass sie z.B. dem zu erwartenden Regime von Kräften, die erwartungsgemäß auf das Aufhängungssystem 200 / die Aufhängungseinheit 210 einwirken, standhält.
Beispielsweise können das Gleitelement 212 und die Schiene 214 eine sechseckige oder fünfeckige Form des transversalen Querschnittsprofils aufweisen, um Kräften aus verschiedenen Richtungen, die senkrecht zur Längsachse 211 der Aufhängungseinheit 210 stehen (z.B. wie in den 2A und 2B gezeigt), oder Rotationskräften, die um die Längsachse der Aufhängungseinheit 210 wirken, zu widerstehen und gleichzeitig ein freies Gleiten des Gleitelements 212 entlang der Schiene 214 zu ermöglichen.
In einem anderen Beispiel können das Gleitelement 212 und die Schiene 214 eine quadratische Form des transversalen Querschnittsprofils haben, um Kräften aus Hauptrichtungen zu widerstehen, die senkrecht zur Längsachse 211 stehen (z. B. aus einer Front-Heck-Richtung und einer Seitenrichtung des Fahrzeugs).
In einigen Ausführungsformen kann die Form der transversalen Querschnittsprofile des Gleitelements 212 und der Schiene 214 asymmetrisch um die Längsachse 211 der Aufhängungseinheit 210 sein, um Kräften aus verschiedenen Richtungen, die senkrecht zur Längsachse 211 stehen, gemäß den vorgegebenen Spezifikationen standzuhalten.
In einigen Ausführungsformen kann die Form der transversalen Querschnittsprofile des Gleitelements 212 und der Schiene 214 so gewählt werden, dass eine Drehung des Gleitelements 212 und der Schiene 214 zueinander um die Längsachse 211 der Aufhängungseinheit 210 verhindert wird.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 210 ein Stoßdämpfungsmittel 216 und ein Federmittel 218 umfassen. Zum Beispiel können die Stoßdämpfungseinrichtung 216 und die Aufhängungseinrichtung 218 wie die Stoßdämpfungseinrichtung 116 bzw. die Aufhängungseinrichtung 118 sein, die oben in Bezug auf die 1A und 1B beschrieben wurden.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 210 einen Teleskopdämpfer (z. B. Stoßdämpfungsmittel 216) umfassen, der mit einer Feder (z. B. Federmittel 218) belastet ist - z. B. wie in 2C gezeigt. Das Stoßdämpfungsmittel 216 kann an seinem ersten Ende 216a mit dem Gleitelement 212 und an seinem zweiten Ende 216b mit der Schiene 214 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen kann das Stoßdämpfungsmittel 216 mit dem Gleitelement 212 durch einen oder mehrere Stifte 217 verbunden sein, die dazu ausgelegt sein können, in einem oder mehreren entsprechenden Schlitzen 214a in einer oder mehreren Seitenflächen der Schiene 214 gleiten (z. B. wie in 2C gezeigt).
In einigen Ausführungsformen können der/die Schlitz(e) 214a und der/die Stift(e) 217 z. B. durch eine flexible Hülse abgedichtet werden. Deren Abdichtung kann z.B. ein Eindringen von Staub und/oder anderen Verunreinigungen in die Schiene 214 verhindern.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 210 Wälzlager 213 enthalten (z. B. wie in 2D gezeigt). Die Wälzlager 213 können zwischen dem Gleitelement 212 und der Schiene 214 der Aufhängungseinheit 210 angeordnet sein. Wälzlager 213 können eine rollende / relative Linearbewegung des Gleitelements 212 auf der Schiene 214 ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen kann das Gleitelement 212 einen oder mehrere Hohlräume 212a auf mindestens einigen seiner inneren Seitenflächen aufweisen (z. B. wie in 2D gezeigt) aufweisen. Jeder des Hohlraums bzw. der Hohlräume 212a kann zur Aufnahme eines der Wälzlager 213 ausgelegt sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 210 Lagereinstellstifte 219 enthalten. Die Lagereinstellstifte 219 können dazu ausgelegt sein, in die Hohlräume 212a eingeschraubt zu werden, die die Wälzlager 213 aufnehmen können. Die Form der Lagereinstellstifte 219 und/oder die Maßnahme des Verschraubens der Lagereinstellstifte 219 in die Hohlräume 212a kann dazu ausgelegt sein, die Position/Ausrichtung der Wälzlager 213 in den Hohlräumen 212a des Gleitelements 212 in Bezug auf die Schiene zu bestimmen. Auf diese Weise kann bei der Montage der Aufhängungseinheit 210 die Vorspannung der einzelnen Wälzlager 213 eingestellt und/oder Fertigungsversätze der Aufhängungseinheit 210 ausgeglichen werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens eines der folgenden Merkmale gewählt werden, um dem bestimmten Regime von Kräften standzuhalten, die voraussichtlich auf die Aufhängungseinheit 210 einwirken werden: die Form des transversalen Querschnittsprofils der Aufhängungseinheit 210, das Material der Aufhängungseinheit 210, der Typ und/oder die Anzahl und/oder die Position der Lager 213 innerhalb der Aufhängungseinheit 210.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 210 mit einem Sturzwinkel von Null oder mit einem vorgegebenen Sturzwinkel, der nicht Null ist, installiert werden. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 210 mit einer dynamischen Sturzwinkelfähigkeit installiert werden.
In einigen Ausführungsformen kann das Gleitelement 212 als ein Unterrahmen zur Verbindung der Aufhängungseinheit 210 mit dem Bezugsrahmen 80 agieren. In einigen Ausführungsformen kann die Kopplung des Unterrahmens (z. B. Gleitelement 212) mit dem Bezugsrahmen 80 durch 4 oder weniger Befestigungselemente (z. B. Bolzen, Stifte, Riegel usw.) erfolgen.
In einigen Ausführungsformen kann eine Lenkachse eines Rades von der Längsachse 211 der Aufhängungseinheit weg definiert sein (z. B. als Bewegungsachse des Gleitelements 212 in Bezug auf die Schiene 214). Zum Beispiel kann eine von der Längsachse 211 entfernte Lenkachse eine andere Lenkeinheit als die Aufhängungseinheit 210 erfordern. In einigen Ausführungsformen kann ein in der Aufhängungseinheit 210 montiertes Rad nicht lenkbar sein (z. B. ohne Notwendigkeit einer Lenkeinheit).
Die folgenden Abbildungen und Beschreibungen zeigen Beispiele für ein In-Rad-System, das eine Gleitsäulen-Aufhängungseinheit bzw. verschiebbare Säulenaufhängungseinheit (z. B. wie die oben beschriebenen Aufhängungseinheiten 110, 210) und mindestens eine Lenkeinheit und eine Traktionseinheit implementiert. Jedes der In-Rad-Systeme kann unter Verwendung einer beliebigen Ausführungsform der verschiebbaren Säulenaufhängungseinheit, einer beliebigen Ausführungsform der Lenkeinheit und einer beliebigen Ausführungsform der Traktionseinheit (und/oder einer beliebigen Kombination davon), die oben und/oder unten beschrieben sind, gemäß den Spezifikationen des In-Rad-Systems unter Einschränkungen, die sich aus Herstellungsangelegenheiten, aber nicht aus konzeptionellen Fragen ergeben, realisiert werden.
Es wird nun auf 3A verwiesen, die eine schematische Darstellung eines In-Rad-Systems 300 mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ist.
Es wird auch auf die 3B und 3C verwiesen, die schematische Darstellungen eines In-Rad-Systems 300 mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten und eines in das In-Rad-System 300 montierten Rades 90 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind.
In einigen Ausführungsformen kann das In-Rad-System 300 eine Aufhängungseinheit 310 und eine Lenkeinheit 320 umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 310 dazu ausgebildet sein, mit einem Referenzrahmen 80 eines Fahrzeugs verbunden zu werden. Der Bezugsrahmen 80 kann z. B. ein Fahrgestell des Fahrzeugs sein. Die Aufhängungseinheit 310 kann z. B. ähnlich wie die oben beschriebene Aufhängungseinheit 110 und/oder Aufhängungseinheit 210 sein.
Die Aufhängungseinheit 310 kann so angepasst werden, dass sie Stöße und Bewegungen, die z. B. durch Bodenwellen oder Schlaglöcher auf der Straße entstehen, dämpft und absorbiert. Die Aufhängungseinheit 310 kann ferner so ausgelegt sein, dass sie auf sie einwirkenden Seitenkräften (z. B. Kräften in Längs- und/oder Seitenrichtung des Fahrzeugs) standhält. Die Aufhängungseinheit 310 kann ferner so ausgelegt sein, dass sie ein Gewicht des Fahrzeugs entlang einer Längsachse 311 (oder im Wesentlichen entlang einer Längsachse 311) desselben stützt (z. B. wobei die Längsachse 311 parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer vertikalen Achse des Fahrzeugs verläuft).
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 310 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden werden, dass die Längsachse 311 der Aufhängungseinheit 310 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zur Bodenfläche/Straße verläuft, auf der sich das Rad drehen kann (z. B. so, dass die Längsachse 311 parallel oder im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrzeugs verläuft). In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 310 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden zu werden, dass die Längsachse 311 der Aufhängungseinheit 310 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zu einer Raddrehachse (z. B. der nachstehend beschriebenen Achse 325) verläuft, um die sich das Rad 90 drehen kann, wenn das Rad 90 in das In-Rad-System 300 eingebaut ist.
Die Aufhängungseinheit 310 kann ein Gleitelement 312 und eine Schiene 314 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Gleitelement 312 dazu ausgelegt sein, mit dem Referenzrahmen 80 des Fahrzeugs verbunden zu werden, und die Schiene 314 kann dazu ausgelegt sein, mit dem Rad 90 verbunden zu werden. In einigen Ausführungsformen kann die Schiene 314 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs verbunden zu werden, und das Gleitelement 312 kann dazu ausgelegt sein, mit dem Rad 90verbunden zu werden. Das Gleitelement 312 kann dazu ausgelegt sein, linear auf der Schiene 314zu gleiten. Eine Längsachse der Schiene 314 kann mit der Längsachse 311 der Aufhängungseinheit 310 zusammenfallen.
Die Verbindung der Schiene 314 mit dem Rad 90 (z.B. einer ungefederten Masse) und des Gleitelements 312 mit dem Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs (z.B. einer gefederten Masse) kann es ermöglichen, einen Weg des Gleitelements 312 entlang der Schiene 314 zu maximieren. In den Ausführungsformen der 3A und 3B kann das Gleitelement 312 z. B. potenziell über die gesamte Länge der Schiene 314 gleiten. Auf diese Weise kann die Aufhängungseinheit 310 z. B. ermöglichen, die auf den Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs übertragenen Kräfte zu minimieren und den Komfort der Fahrgäste im Fahrzeug zu maximieren.
Die Aufhängungseinheit 310 kann ein Stoßdämpfungsmittel 316 und Federmittel 318 enthalten. Stoßdämpfungsmittel 316 können z. B. einen Teleskopstoßdämpfer (z. B. einen Dämpfer) umfassen. Federmittel 318 können z. B. eine Feder enthalten.
In einigen Ausführungsformen können Stoßdämpfungsmittel 316 und Federmittel 318 innerhalb der Schiene 314 montiert sein. Stoßdämpfungsmittel 316 können dazu ausgelegt sein, mit dem Gleitelement 312 und mit der Schiene 314 verbunden zu werden und dabei das Gleiten des Gleitelements 312 auf der Schiene 314 zu ermöglicht. Die Stoßdämpfungsmittel 316 können dazu ausgelegt sein, zur Dämpfung und Absorption von Stößen und Bewegungen, die z. B. aus Bodenwellen oder Schlaglöchern auf der Straße resultieren, zu dämpfen und absorbieren, z. B. durch Umwandlung der Relativbewegung des Gleitelements 312 in Bezug auf die Schiene 314 in Energie, die in der Dämpfungsmitteln gedämpft und/oder absorbiert/abgebaut wird.
Das Federmittel 318 können dazu ausgelegt sein, ein Gewicht des Fahrzeugs entlang der Längsachse 311 (oder im Wesentlichen entlang der Längsachse 311) der Aufhängungseinheit 310 zu stützen, z.B. durch Ändern einer Länge von Federmitteln 318 und Einbringen von Stützkräften (z.B. eine Vorspannkraft) zwischen das Gleitelement 312 und der Schiene 314.
In einigen Ausführungsformen kann die Schiene 314 zumindest teilweise gebogen sein und eine gebogene Längsachse 311 bilden. Die gekrümmte Längsachse 311 kann z. B. ein dynamisches Verhalten des Rades 90 ermöglichen, mit einem bogenförmigen Vertikalweg.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 310 dazu ausgelegt sein, außerhalb einer Felge 92 eines Rades 90 des Fahrzeugs und angrenzend an diese angeordnet zu werden (z. B. wie in 3B gezeigt). In anderen Ausführungsformen kann zumindest ein Teil der Aufhängungseinheit 310 innerhalb der Felge 92 des Rades 90 angeordnet sein. Im Allgemeinen kann eine Austrittsdistanz, bis zu der die Aufhängungseinheit 310 aus der Felge 92 des Rades 90 herausragen kann, durch die Größe und Position der Lenkeinheit 320 und/oder durch die Abmessungen (z. B. Länge, Durchmesser) der Stoßdämpfungsmittel 316 und Federmittel 318 bestimmt werden, die wiederum durch die Anwendung des Aufhängungssystems 300 bestimmt werden können. Die Austrittsdistanz darf z. B. nicht mehr als 25 % eines Durchmessers der Felge 92 betragen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Aufhängungseinheit 310 auch andere Elemente enthalten kann, zum Beispiel zusätzlich zu oder anstelle des federbelasteten Teleskopdämpfers, wie in den 3A, 3B und 3C gezeigt. Die Aufhängungseinheit 310 kann z. B. eine Luftfeder, einen Drehdämpfer und ähnliches enthalten.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Länge der Aufhängungseinheit 310 (z. B. entlang ihrer Längsachse 311) kleiner sein als der Durchmesser des Rades 90 oder seiner Felge 92. In einigen Ausführungsformen kann die Länge der Aufhängungseinheit 310 so eingestellt werden, dass sie zu einer Vielzahl von Felgendurchmessern passt.
In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit 320 zwei Schwenkglieder 322 (z. B. ein erstes Schwenkglied 322a und ein zweites Schwenkglied 322b) und eine Lenkmechanismus-Schnittstelle 326 umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann das In-Wheel-System 300 eine Radschnittstelle 324 enthalten. Die Radschnittstelle 324 kann dazu ausgelegt sein, das Rad 90 des Fahrzeugs drehbar zu stützen. Beispielsweise kann das In-Rad-System 300 eine Radnabe 324a umfassen, die drehbar von der Radschnittstelle 324 gestützt wird, wobei die Radnabe 324a dazu ausgelegt sein kann, mit dem Rad 90 verbunden zu werden, wenn das Rad 90 in das In-Rad-System 300 montiert wird.
Die Schwenkglieder 322 können mit der Aufhängungseinheit 310 verbunden werden (z. B. mit einem oder mehreren Verbindungsstücken 321). Beispielsweise können die Schwenkglieder 322 mit der Schiene 314 eines linearen Stoßdämpfungsmechanismus 310 verbunden sein. Die Schwenkglieder 322 können eine Lenkachse 323 definieren, um die sich die Radschnittstelle 324 drehen kann.
Die Radschnittstelle 324 kann drehbar mit den Schwenkgliedern 322 verbunden sein und dazu ausgelegt sein, mit dem Rad 90 des Fahrzeugs verbunden zu werden. Zum Beispiel kann die Radschnittstelle 324 eine Radnabe 324a umfassen, die dazu ausgelegt ist, mit dem Rad 90 verbunden zu werden (z. B. wie in 3B gezeigt). Die Radschnittstelle 324 kann dazu ausgelegt ein, mittels Schwenkglieder 322 um die Lenkachse 323 gedreht werden. In einigen Ausführungsformen kann die Radschnittstelle 324 dazu ausgelegt sein, eine Drehung der Radnabe 324 um eine Achse 325 zu ermöglichen, die senkrecht oder im Wesentlichen zur Längsachse 311 der Aufhängungseinheit 310 verläuft.
Die Lenkmechanismus-Schnittstelle 326 kann mit mindestens einem der Schwenkglieder 322 verbunden sein. Beispielsweise kann die Lenkmechanismus-Schnittstelle 326 mit dem zweiten Schwenkelement 322b verbunden sein (z. B. wie in 3A und 3B gezeigt). Die Lenkmechanismus-Schnittstelle 326 für den kann dazu ausgelegt sein, mit einem Lenkmechanismus verbunden zu werden. Die Lenkmechanismus-Schnittstelle 326 kann dazu ausgelegt sein, die mit ihr verbundenen Schwenkglieder 322 zu schwenken und dadurch die Radschnittstelle 324 (mittels der Schwenkglieder 312) in Bezug auf die Aufhängungseinheit 310 (z. B. in Bezug auf die Schiene 314) und um die Lenkachse 323 zu drehen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der Lenkmechanismus ein beliebiger herkömmlicher Lenkgestängemechanismus (z. B. Zahnstange und Ritzel, Lenkstockhebel usw.) oder ein beliebiger mechanoelektrischer Lenkmechanismus sein. Der gesamte Lenkmechanismus ist in 3A und 3B nicht dargestellt. Einige Ausführungsformen des Lenkmechanismus werden jedoch im Folgenden mit Bezug auf die 41, 4J, 4K, 4L und 4M beschrieben.
In einigen Ausführungsformen, wie z. B. in 3C gezeigt, kann die Längsachse 311 der Aufhängungseinheit 310 mit einer durch eine Lenkeinheit definierten Lenkachse 323 übereinstimmen (oder im Wesentlichen übereinstimmen). In einigen Ausführungsformen kann die gesamte (oder im Wesentlichen die gesamte oder ein großer Teil der) Aufhängungseinheit 310 so geformt sein, dass sie sich innerhalb der Felge 92 des Rades 90 befindet, wobei die Längsachse 311 der Aufhängungseinheit 310 mit der Lenkachse 323 zusammenfällt.
In einigen Ausführungsformen sind sowohl die Längsachse 311 der Aufhängungseinheit 310 als auch die Lenkachse 323 in Bezug auf eine vertikale Dimension des Referenzrahmens geneigt. In einigen Ausführungsformen sind die Längsachse 311 der Aufhängungseinheit 310 und die Lenkachse 323 parallel zueinander und sind beide in Bezug auf eine vertikale Abmessung des Bezugsrahmens geneigt. In der in 3C dargestellten Ausführungsform sind die Längsachse 311 der Aufhängungseinheit 310 und die Lenkachse 323 gegenüber einer vertikalen Dimension des Bezugsrahmens um einen Sturzwinkel CA im gleichen Winkel geneigt. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 310 dazu ausgelegt sein, eine Längsachse 311 zu haben, die mit dem Achsschenkelbolzen (englisch: King-Pin, KPI) zusammenfällt. In einigen Ausführungsformen kann der KPI dynamisch sein und die Aufhängungseinheit 310 kann dazu ausgelegt sein, dass die Längsachse 311 dem KPI folgt.
Es wird nun auf 3D verwiesen, die eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines In-Rad-Systems 300 mit Traktionsfähigkeiten gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ist.
In einigen Ausführungsformen kann das In-Rad-System 300 eine Traktionseinheit 340 enthalten. Die Traktionseinheit 340 kann einen Traktionsmotor 342 enthalten. Der Traktionsmotor 342 kann z. B. zwischen der Aufhängungseinheit 310 und der Radschnittstelle 324 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen ist der Traktionsmotor 342 mit der Aufhängungseinheit 310 verbunden. Zum Beispiel kann der Traktionsmotor 342 mit dem Gleitelement 312 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen ist der Traktionsmotor 342 mit der Radschnittstelle 324 verbunden. Die Traktionseinheit 340 kann eine Welle 344 enthalten. Die Welle 344 kann sich zwischen dem Traktionsmotor 342 und der Radnabe 324a erstrecken und ist so konfiguriert, dass sie die Radnabe 324 als Reaktion auf die Drehungen des Traktionsmotors 342 dreht.
Es wird nun auf 4A verwiesen, die eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines In-Rad-Systems 400 mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung ist.
In einigen Ausführungsformen kann das Aufhängungssystem 400 eine Aufhängungseinheit 410 und eine Lenkeinheit 420 umfassen. Beispielsweise können das Aufhängungssystem 400, die Aufhängungseinheit 410 und die Lenkeinheit 420 wie das Aufhängungssystem 300, die Aufhängungseinheit 310 bzw. die Lenkeinheit 320 sein, wie oben in Bezug auf die 3A, 3B und 3C beschrieben.
In einigen Ausführungsformen kann das Aufhängungssystem 400 einen Lenkmechanismus 430 umfassen. Der Lenkmechanismus 430 kann mit der Lenkeinheit 420 koppelbar sein und kann dazu ausgelegt sein, die Lenkeinheit 420 zu bedienen. Einige Ausführungsformen des Lenkmechanismus 430 werden im Folgenden mit Bezug auf die 41, 4J, 4K, 4L und 4M beschrieben. In einigen anderen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit 420 ein Lenkgestänge umfassen, das mit dem Lenkmechanismus 430 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann das Lenkgestänge eine Lenkstange (z. B. eine Spurstange) umfassen, die mit dem Lenkmechanismus 430 gekoppelt ist.
Es wird nun auf die 4B, 4C, 4D und 4E verwiesen, die schematische Darstellungen einer Aufhängungseinheit 410 für eine zweite Ausführungsform eines In-Rad-Systems 400 mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind.
4B, 4C und 4E zeigen verschiedene perspektivische Ansichten der Aufhängungseinheit 410 und 4D zeigt eine Längsschnittansicht der Aufhängungseinheit 410.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 410 ein Gleitelement 412 und eine Schiene 414 umfassen. Zum Beispiel können das Gleitelement 412 und die Schiene 414 wie das Gleitelement 312 bzw. die Schiene 314 sein, wie oben in Bezug auf die 3A, 3B und 3C beschrieben.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 410 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden zu werden, dass eine Längsachse 411 der Aufhängungseinheit 410 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zur Bodenoberfläche/zur Straße verläuft. Eine Längsachse der Schiene 414 kann mit der Längsachse 411 der Aufhängungseinheit 410 zusammenfallen. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 410 dazu ausgelegt sein, derart mit dem Bezugsrahmen 80 verbunden werden, dass die Längsachse 411 der Aufhängungseinheit 410 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zu einer Rad/Radnaben-Drehachse (z. B. der hierin beschriebenen Achse 425) verläuft, um die sich das Rad 90 drehen kann, wenn das Rad 90 in das In-Rad-System 400 eingebaut ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 410 dazu ausgelegt sein, dass sie einem bestimmten Regime von Kräften standhält, die voraussichtlich auf das Aufhängungssystem 400/die Aufhängungseinheit 410 einwirken werden. Solche Kräfte können z. B. auch Seitenkräfte sein, z. B. Kräfte in Richtungen, die senkrecht zur Längsachse 411 der Aufhängungseinheit 410 verlaufen.
In einigen Ausführungsformen kann die Form der Querschnittsprofile des Gleitelements 412 und der Schiene 414 der Aufhängungseinheit 410 derart gewählt sein, dass sie dem bestimmten Regime von Kräften standhalten. Im Allgemeinen können die Querschnittsprofile des Gleitelements 412 und der Schiene 414 eine beliebige polygonale Form haben. Die Form des Querschnittsprofils des Gleitelements 412 und der Schiene 414 kann so gewählt sein, dass sie z. B. dem bestimmten Regime von Kräften standhält, die voraussichtlich auf das Aufhängungssystem 400/Aufhängungseinheit 410 einwirken.
Beispielsweise können das Gleitelement 412 und die Schiene 414 eine sechseckige oder fünfeckige Form der transversalen Querschnittsprofile aufweisen, um Kräften aus verschiedenen Richtungen, die senkrecht zur Längsachse 411 der Aufhängungseinheit 410 stehen (z. B. wie in den 4B und 4C gezeigt), oder Rotationskräften, die um die Längsachse der Aufhängungseinheit 410 wirken, zu widerstehen, während sie ein freies Gleiten des Gleitelements 412 entlang der Schiene 414 ermöglichen.
In einem anderen Beispiel können das Gleitelement 412 und die Schiene 414 eine quadratische Form des transversalen Querschnittsprofils haben, um Kräften aus Hauptrichtungen zu widerstehen, die senkrecht zur Längsachse 411 stehen (z. B. aus einer Front-Heck-Richtung und einer Seitenrichtung des Fahrzeugs).
In einigen Ausführungsformen kann die Form der transversalen Querschnittsprofile des Gleitelements 412 und der Schiene 414 asymmetrisch um die Längsachse 411 der Aufhängungseinheit 410 sein, um Kräften aus verschiedenen Richtungen standzuhalten, die senkrecht zur Längsachse 411 stehen, entsprechend den vorgegebenen Spezifikationen.
In einigen Ausführungsformen kann die Form der Querschnittsprofile des Gleitelements 412 und der Schiene 414 so gewählt sein, dass eine Drehung des Gleitelements 412 und der Schiene 414 zueinander um die Längsachse 411 der Aufhängungseinheit 410 verhindert wird.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 410 ein Stoßdämpfungsmittel 416 und ein Federmittel 418 enthalten. Beispielsweise können die Stoßdämpfungsmittel 416 und die Federmittel 418 wie die Stoßdämpfungsmittel 316 bzw. die Federmittel 318 sein, die oben in Bezug auf die 3A, 3B und 3C beschrieben wurden.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 410 einen Teleskopdämpfer (z. B. Stoßdämpfungsmittel 416) umfassen, der mit einer Feder (z. B. Federmittel 418) belastet ist - z. B. wie in 4D gezeigt. Das Stoßdämpfungsmittel 416 kann an seinem ersten Ende 416a mit dem Gleitelement 412 und an seinem zweiten Ende 416b mit der Schiene 414 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen kann das Stoßdämpfungsmittel 416 mit dem Gleitelement 412 durch einen oder mehrere Stifte 417 verbunden sein, die so angepasst sein können, dass sie in einem oder mehreren entsprechenden Schlitzen 414a in einer oder mehreren Seitenflächen der Schiene 414 gleiten (z. B. wie in 4D gezeigt).
In einigen Ausführungsformen können der/die Schlitz(e) 414a und der/die Stift(e) 417 z. B. durch eine flexible Hülse abgedichtet werden. Deren Abdichtung kann z. B. ein Eindringen von Staub und/oder anderen Verunreinigungen in die Schiene 414 verhindern.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 410 Wälzlager 413 enthalten (z. B. wie in 4E gezeigt). Die Wälzlager 413 können zwischen dem Gleitelement 413 und der Schiene 414 der Aufhängungseinheit 410 angeordnet sein. Wälzlager 413 können eine rollende / relative lineare Bewegung des Gleitelements 412 auf der Schiene 414 ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen kann das Gleitelement 412 einen oder mehrere Hohlräume 414a auf mindestens einigen seiner inneren Seitenflächen aufweisen (z. B. wie in 4E gezeigt). Jeder der Hohlräume 414a kann dazu ausgelegt sein, eines der Wälzlager 413 aufzunehmen.
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 410 Lagereinstellstifte 419 enthalten. Die Lagereinstellstifte 419 können dazu ausgelegt sein, in die Hohlräume 414a eingeschraubt zu werden, die die Wälzlager 413 aufnehmen können. Die Form der Lagereinstellstifte 419 und/oder das Maß der Verschraubung der Lagereinstellstifte 419 in die Hohlräume 414a kann dazu ausgelegt sein, um die Position/Ausrichtung der Wälzlager 413 in den Hohlräumen 414a des Gleitelements 412 in Bezug auf die Schiene zu bestimmen. Auf diese Weise kann bei der Montage der Aufhängungseinheit 410 die Vorspannung der einzelnen Wälzlager 413 eingestellt und/oder Fertigungsversätze der Aufhängungseinheit 410 ausgeglichen werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens eines der folgenden Merkmale gewählt werden, um dem spezifizierten Regime von Kräften standzuhalten, die voraussichtlich auf das Aufhängungssystem 400/die Aufhängungseinheit 410 einwirken werden: die Form des Querschnittsprofils der Aufhängungseinheit 410, das Material der Aufhängungseinheit 410, der Typ und/oder die Anzahl und/oder die Position der Lager 413 innerhalb der Aufhängungseinheit 410.
In verschiedenen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 410 mit einem Sturzwinkel von Null oder mit einem vorgegebenen Sturzwinkel, der nicht Null ist, installiert sein. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 410 mit einer dynamischen Sturzwinkelfähigkeit installiert sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Gleitelement 412 als Unterrahmen zur Verbindung des Aufhängungssystems 400 mit dem Bezugsrahmen 80 dienen. In einigen Ausführungsformen kann der Unterrahmen (z. B. das Gleitelement 412) durch vier (4) oder weniger Befestigungselemente (z. B. Bolzen, Stifte, Riegel) mit dem Bezugsrahmen 80 gekoppelt sein.
In einigen Ausführungsformen kann eine Lenkachse (z. B. die unten beschriebene Lenkachse 423) eines Rades abseits bzw. weg von bzw. entfernt der Längsachse 411 der Aufhängungseinheit definiert sein (z. B. als Bewegungsachse des Gleitelements 412 in Bezug auf die Schiene 414). Beispielsweise kann eine von der Längsachse 411 entfernte Lenkachse eine andere Lenkeinheit (z. B. die unten beschriebene Lenkeinheit 420) erfordern als die Aufhängungseinheit 410. In einigen Ausführungsformen kann ein in der Aufhängungseinheit 410 montiertes Rad nicht lenkbar sein (z. B. ohne Notwendigkeit einer Lenkeinheit).
Es wird nun auf die 4F, 4G und 4H verwiesen, die schematische Darstellungen einer Lenkeinheit 420 für eine zweite Ausführungsform eines In-Rad-Systems 400 mit Aufhängungs- und Lenkungsfunktionen gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind.
4F und 4G zeigen verschiedene perspektivische Ansichten und 4H zeigt eine Längsschnittansicht der Lenkeinheit 420.
In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit 420 Schwenkglieder 422 und eine Lenkmechanismus-Schnittstelle 426 umfassen. Beispielsweise können die Schwenkglieder 422 und die Lenkmechanismus-Schnittstelle 426 wie die Schwenkglieder 322 bzw. die Lenkmechanismus-Schnittstelle 326 sein, wie oben in Bezug auf die 3A, 3B und 3C beschrieben.
In einigen Ausführungsformen kann das In-Wheel-System 400 eine Radschnittstelle 424 enthalten. Die Radschnittstelle 424 kann dazu ausgelegt sein, das Rad 90 des Fahrzeugs drehbar zu stützen. Zum Beispiel kann das In-Rad-System 400 eine Radnabe 424a umfassen, die drehbar von der Radschnittstelle 424 gestützt wird, wobei die Radnabe 424a dazu ausgelegt sein kann, dass sie mit dem Rad 90 verbunden werden kann, wenn das Rad 90 in das In-Rad-System 400 montiert wird.
In einigen Ausführungsformen können die Schwenkglieder 422 ein erstes Schwenkelement 424a und ein zweites Schwenkelement 424b umfassen (z. B. wie in 4H gezeigt). Die Schwenkglieder 422 können eine Lenkachse 423 (z. B. eine imaginäre Achse) definieren, um die sich die Radschnittstelle 424 zum Lenken drehen kann.
Die Schwenkglieder 422 können mit der Aufhängungseinheit 410 verbunden werden. In einigen Ausführungsformen können die Schwenkglieder 422 schwenkbar in Schwenkelementträgern 427 gestützt sein, wobei die Schwenkelementträger 427 mit der Aufhängungseinheit 410 verbunden sein können. Beispielsweise kann das erste Schwenkelement 424a in einer ersten Schwenkelementhalterung 427a und das zweite Schwenkelement 424b in einer zweiten Schwenkelementhalterung 427b gestützt sein (z. B. wie in 4H gezeigt).
Die Radschnittstelle 424 kann mit den Schwenkgliedern 422 verbunden sein und eine Radnabe 424a umfassen, wobei die Radnabe 424a dazu ausgelegt sein kann, dass sie mit einem Rad 90 des Fahrzeugs verbunden werden kann. Die Radschnittstelle 424 kann dazu ausgelegt sein, durch die Schwenkglieder 422 um die Lenkachse 423 gedreht zu werden. Die Radschnittstelle 424 kann eine Drehung der Radnabe 424a um eine Achse 425 ermöglichen, die senkrecht zur Längsachse 411 der Aufhängungseinheit 410 steht. Die Längsachse 411 ist in den 4F-4H der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Die Schnittstelle 426 des Lenkmechanismus kann mit mindestens einem der Schwenkglieder 422 verbunden sein. Beispielsweise kann die Lenkmechanismus-Schnittstelle 426 mit dem zweiten Schwenkelement 424b verbunden sein, das in der zweiten Schwenkelementhalterung 427b gelagert ist (z. B. wie in 4H gezeigt). Die Lenkmechanismus-Schnittstelle 426 kann dazu ausgelegt sein, Schwenkglieder 422 zu drehen/schwenken und dadurch die damit verbundene Radschnittstelle 424 in Bezug auf die Aufhängungseinheit 410 (z. B. in Bezug auf die Schiene 414) und um die Lenkachse 423 zu drehen.
Die Lenkachse 423 (z. B. die imaginäre Lenkachse), die durch die Schwenkglieder 420 der Lenkeinheit definiert wird, kann unabhängig und/oder getrennt von der Aufhängungseinheit 410 (oder deren Längsachse 411) sein. Dies kann z. B. ermöglichen, einen großen Bereich möglicher Neigungen der Lenkachse 423 in Bezug auf eine vertikale Achse des Rades 90 bereitzustellen und/oder deren Neigung gemäß vorgegebener Spezifikationen (z. B. Scheuerradius, Nachlaufwinkel, Sturzwinkel usw.) einzustellen.
Es wird nun auf die 41, 4J, 4K, 4L und 4M verwiesen, die schematische Darstellungen eines Lenkmechanismus 430 für eine Ausführungsform eines In-Rad-Systems 400 mit Aufhängungs- und Lenkungsfunktionen gemäß Ausführungsformen der Erfindung sind.
In einigen Ausführungsformen kann der Lenkmechanismus 430 einen Lenkmotor 432, eine Lenkstange 434 und ein Schneckengetriebe 436 umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann der Lenkmotor 432 mit dem Gleitelement 412 der Aufhängungseinheit 410 verbunden sein. Da das Gleitelement 412 z.B. eine gefederte Masse sein kann, kann der Lenkmotor 432 weniger Vibrationen und/oder Stößen ausgesetzt sein (wie es der Fall wäre, wenn er mit einer ungefederten Masse, z.B. der Schiene 414, verbunden wäre), was zur Sicherheit, Leistung und Lebensdauer des Motors 432 und des gesamten Aufhängungssystems 400 beitragen kann.
In einigen Ausführungsformen kann die Lenkstange 434 parallel zur Längsachse 411 der Aufhängungseinheit 410 verlaufen und z. B. über eine erste Getriebeanordnung 433 mit dem Lenkmotor 432 verbunden sein.
In einigen Ausführungsformen kann der Lenkmechanismus 430 ein Gehäuse 431 umfassen. Das Gehäuse 431 kann dazu ausgelegt sein, den Lenkmotor 431 und die erste Getriebeanordnung 433 zu stützen und zumindest teilweise aufzunehmen. Das Gehäuse 431 kann mit dem Gleitelement 412 der Aufhängungseinheit 410 verbunden werden.
Die Lenkstange 434 und die erste Getriebeanordnung 433 können dazu ausgelegt sein, ein Gleiten der ersten Getriebeanordnung 433 entlang der Lenkstange 434 zu ermöglichen, wenn das Gleitelement 412 auf der Schiene 414 gleitet, während sie die vom Lenkmotor 432 erzeugten Dreh-/Drehbewegungen auf die Lenkstange 434 übertragen. Beispielsweise kann die Lenkstange 434 einen oder mehrere Vorsprünge 434a auf einer Seitenfläche und entlang ihrer Länge aufweisen, und ein Zahnrad der ersten Getriebeanordnung 433, das mit der Lenkstange 434 verbunden ist, kann entsprechende Einkerbungen aufweisen. Die Vorsprünge 434a der Lenkstange 434 und die Einbuchtungen des Zahnrads können eine relative Drehung des Zahnrads in Bezug auf die Lenkstange 434 verhindern.
In einigen Ausführungsformen kann das Schneckengetriebe 436 senkrecht zur Lenkstange 434 stehen und z. B. über eine zweite Getriebeanordnung 435 mit der Lenkstange 434 verbunden sein. Die zweite Getriebeanordnung 435 kann Dreh-/Drehbewegungen der Lenkstange 434 (z. B. vom Lenkmotor 432 durch die erste Getriebeanordnung 433 darauf übertragen) auf das Schneckengetriebe 436 übertragen. In einigen Ausführungsformen können die zweite Getriebeanordnung 435 und mindestens ein Teil des Schneckengetriebes 436 in einem zweiten Gehäuse 437 untergebracht sein.
Das Schneckengetriebe 436 kann mit der Lenkmechanismus-Schnittstelle 426 koppelbar sein, die mit den Schwenkgliedern 422 (z. B. mit dem zweiten Schwenkelement 424B) der Lenkeinheit 420 verbunden ist. In Ausführungsformen der 4I-4M kann die Lenkmechanismus-Schnittstelle 426 der Lenkeinheit 426 ein Getriebe enthalten.
Dementsprechend können Rotations-/Drehbewegungen des Schneckengetriebes 436 (z.B. übertragen von der Lenkstange 434 durch die zweite Getriebeanordnung 435) über die Lenkmechanismus-Schnittstelle 426 auf die Schwenkglieder 420 übertragen werden, was wiederum zu einer Drehung der Radschnittstelle 424 der Lenkeinheit 420 in Bezug auf die Aufhängungseinheit 410 und um die durch die Schwenkglieder 422 der Lenkeinheit 420 definierte Lenkachse 423 führen kann (z.B. wie oben in Bezug auf die 4F, 4G und 4H beschrieben).
Da die Lenkstange 434 und die erste Getriebeanordnung 433 dazu ausgelegt sein können, das Gleiten der ersten Getriebeanordnung 433 auf der Lenkstange 434 zu ermöglichen und gleichzeitig die vom Lenkmotor 432 erzeugten Drehbewegungen auf die Lenkstange 434 zu übertragen (z. B. wie oben beschrieben), können sowohl die Aufhängungseinheit 410 als auch die Lenkeinheit 420 des Aufhängungssystems 400 gleichzeitig und unabhängig voneinander arbeiten.
In einigen Ausführungsformen kann die Lenkstange 434 zumindest teilweise gebogen sein. Dies kann z. B. eine bogenförmige Bewegung der ersten Getriebeanordnung 433 entlang der Lenkstange 434bereitstellen, wenn das Gleitelement 412 auf der Schiene 414 gleitet. Die bogenförmige Bewegung kann z. B. ein dynamisches Verhalten des Rades 90 ermöglichen, mit einer bogenförmigen vertikalen Bewegung desselben. In einigen Ausführungsformen kann die Schiene 414 bogenförmig sein (z. B. wie die Lenkstange 434).
In einigen Ausführungsformen kann ein Stoßdämpfer an der Stange 434 montiert sein. Der Stoßdämpfer kann zum Beispiel zwischen der ersten Getriebeanordnung 433 und der zweiten Getriebeanordnung 435 montiert werden. Der Stoßdämpfer kann die Last und/oder die Stoßeinwirkung zwischen der ersten Getriebeanordnung 433 und den zweiten Getriebeanordnungen 435 reduzieren. Der Stoßdämpfer kann einen Abstand zwischen der ersten Getriebeanordnung 433 und der zweiten Getriebeanordnung 435 einhalten, z. B. wenn die Lenkeinheit 420 zumindest teilweise von einer Aufhängungseinheit 410 abgekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann der Stoßdämpfer eine längs federnde Hülse sein. In einigen Ausführungsformen kann der Stoßdämpfer eine Längsfeder sein. In einigen Ausführungsformen kann der Stoßdämpfer vorgespannt sein.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Schneckengetriebe 436 und/oder die Lenkmechanismus-Schnittstelle 426 so angepasst sein, dass sie ein selbsthemmendes Getriebe bilden (z. B. basierend auf einem Typ und einem Übersetzungsverhältnis des Komplexes Schneckengetriebe 436 - Lenkmechanismus-Schnittstelle 426). In anderen Ausführungsformen kann die zweite Getriebeanordnung 435 eine Getriebeentriegelungsbaugruppe enthalten. Die Getriebeentriegelungsbaugruppe kann die Selbsthemmung des Lenkmechanismus 430 deaktivieren. In einigen Ausführungsformen kann die Getriebe-Entriegelungsbaugruppe eines oder mehrere der folgenden Elemente enthalten: Lager, Kupplung und ratschenartige Zahnräder.
In einigen Ausführungsformen kann der Lenkmechanismus 430 eine „Steering-by-wire“-Einheit sein (z. B. elektronisch steuerbar).
Es wird darauf hingewiesen, dass auch andere Ausführungsformen des Lenkmechanismus 430 verwendet werden können.
In einigen Ausführungsformen kann der Lenkmechanismus 430 einen Riemenantrieb, einen Direktantrieb, einen Kettenantrieb oder jede geeignete Art von Getriebe (z. B. Planeten-/Schnecken-/Kegelrad-/Stirnradgetriebe usw.) anstelle des Schneckengetriebes 436 umfassen. Der Aktuator, der die Lenkkraft bereitstellt, kann ein Elektromotor, ein Hydraulikmotor, einen Pneumatikmotor oder ein von einer anderen Drehmomentquelle erzeugtes Drehmoment sein, das auf die Lenkeinheit übertragen wird. In einigen Ausführungsformen kann das Lenkmoment vom Lenkrad, z. B. über eine Lenkzahnstange, aufgenommen werden.
Es wird nun auf die 5A, 5B, 5C, 5D, 5E und 5F verwiesen, die schematische Darstellungen einer Ausführungsform eines In-Rad-Systems 400 mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten und eines in das In-Rad-System 400 montierten Rades 90 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind.
5A zeigt eine perspektivische Ansicht von System 400 und Rad 90.
Die und in 5B zeigen eine Vorderansicht bzw. einen Längsschnitt durch das System 400 und das Rad 90.
5C zeigt perspektivische Ansichten von System 400 und Rad 90. Die und in 5C zeigen die Aufhängungseinheit 410 im unkomprimierten bzw. komprimierten Zustand.
5D zeigt vordere Querschnittsansichten von System 400 und Rad 90. Die und in 5D zeigen die Aufhängungseinheit 410 im unkomprimierten bzw. komprimierten Zustand.
5E zeigt Querschnittansichten des Systems 400 und des rechten Rades 90 des Fahrzeugs. und zeigen die Links- bzw. Rechtsdrehung von System 400 und Rad 90.
5F zeigt eine Seitenansicht von System 400 und Rad 90.
In einigen Ausführungsformen kann das Aufhängungssystem 400 so gestaltet sein, dass der größte Teil des Systems dazu ausgelegt ist, innerhalb der Felge 92 des Rades 90 angeordnet zu sein.
Zum Beispiel können die Lenkeinheit 420, zumindest ein Teil der Aufhängungseinheit 410 und die meisten Elemente des Lenkmechanismus 430 dazu ausgelegt sein, dass sie innerhalb der Felge 92 des Rades 90angeordnet sind, während nur ein Teil der Aufhängungseinheit 410 und der Lenkmotor 432 des Lenkmechanismus 430 außerhalb und angrenzend an die Felge 92 angeordnet sein können. Beispielsweise können 90 % bis 100 % des Volumens der Lenkeinheit 420 und/oder 70 % bis 100 % des Volumens des Lenkmechanismus 430 innerhalb der Felge 92 des Rads 90 angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Aufhängungssystem 400 eine Bremseinheit 440 enthalten (z. B. wie in 5F gezeigt). In einigen Ausführungsformen kann die Bremseinheit 440 eine Brake-by-Wire-Einheit sein (z. B. elektronisch steuerbar).
In einigen Ausführungsformen kann die Bremseinheit 440 einen Bremsaktor enthalten. Der Bremsaktor kann z. B. mit der Radschnittstelle 424 gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann die Bremseinheit 440 ein oder mehrere zusätzliche Bremsmodule enthalten. Das/die zusätzliche(n) Bremsmodul(e) kann/können z. B. einen Bremsregler und/oder einen Bremsflüssigkeitsbehälter enthalten. Der Bremsflüssigkeitsbehälter kann z. B. mit einer Außenfläche des Gleitelements 412 der Aufhängungseinheit 410 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann mindestens eine Außenfläche des Gleitelements 412 flach und so konfiguriert sein, dass eine Verbindung z. B. mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter möglich ist.
Vorteilhafterweise kann die Anpassung der gesamten Lenkeinheit 420 und des größten Teils des Lenkmechanismus 430 derart, dass sie innerhalb der Felge 92 des Rades 90 angeordnet sind, ermöglichen, den vom System beanspruchten Raum im Vergleich zu den gegenwärtig in den meisten Fahrzeugen verwendeten Aufhängungs- und Lenksystemen erheblich zu reduzieren und somit z. B. die Größe des Fahrgastraums des Fahrzeugs deutlich zu verringern.
Darüber hinaus kann das Verbinden der Schiene 414 mit dem Rad 90 (z.B. einer ungefederten Masse) und des Gleitelements 412 mit dem Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs (z.B. einer gefederten Masse) es ermöglichen, den Weg des Gleitelements 412 entlang der Schiene 414 zu maximieren und dadurch z.B. die auf den Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs übertragenen Kräfte zu minimieren und den Komfort der Fahrgäste im Fahrzeug zu maximieren (z.B. wie oben in Bezug auf die 5A, 5B und 5C und 4B, 4C, 4D und 4E beschrieben). Die Begrenzung des Überstands der Aufhängungseinheit 410 über die Felge 92 des Rads kann es dennoch ermöglichen, das Aufhängungssystem 400 kompakt zu halten (im Vergleich zu aktuellen Aufhängungs- und Lenksystemen).
Darüber hinaus kann die Trennung der Lenkeinheit 420 von der Aufhängungseinheit 410 es ermöglichen, einen großen Bereich möglicher Neigungen der Lenkachse 423 (definiert durch die Schwenkglieder 422 der Lenkeinheit 420) in Bezug auf eine vertikale Achse des Rades 90 bereitzustellen und/oder es ermöglichen, die Neigungen davon gemäß vorbestimmter Spezifikationen (z. B. Scheuerradius, Nachlaufwinkel, Sturzwinkel usw.) einzustellen - z. B. wie oben in Bezug auf die 4F, 4G und 4H beschrieben.
Darüber hinaus kann die Aufhängungseinheit 410 des Aufhängungssystems 400 im Vergleich zu aktuellen Aufhängungseinheiten höheren Seitenkräften standhalten, z. B. aufgrund spezifischer Formen von deren transversalen Querschnittsprofilen (z. B. wie oben in Bezug auf die 4B, 4C, 4D und 4E beschrieben).
Darüber hinaus können einige Ausführungsformen des Aufhängungssystems 400 die Vorteile der Drive-by-Wire-Technologie nutzen (z. B. den Steer-by-Wire-Lenkmechanismus 430, wie oben in Bezug auf die 41, 4J, 4K, 4L, 4M beschrieben, und die Brake-by-Wire-Bremseinheit 440, wie oben in Bezug auf 5F beschrieben)
Es wird nun auf die 6A, 6B und 6C verwiesen, die schematische Darstellungen von Ausführungsformen des In-Rad-Systems 600 1 mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten und eines in das In-Rad-System 600 eingebauten Rades 90 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind.
Das In-Rad-System 600 kann eine Aufhängungseinheit 610 enthalten. Die Aufhängungseinheit 610 kann ähnlich wie die oben beschriebenen Aufhängungseinheiten 110, 210, 310 und 410 sein. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 610 ein Gleitelement 612, eine Schiene 614 und Stoßdämpfungs- und Federmittel umfassen. Die Stoßdämpfungs- und Federmittel können z. B. in der Schiene 614 angeordnet sein (z. B. wie oben beschrieben).
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 610 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden zu werden, dass die Längsachse 611 der Aufhängungseinheit 610 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zur Bodenfläche/Straße verläuft, auf der sich das Rad drehen kann (z. B. so, dass die Längsachse 611 parallel oder im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrzeugs verläuft). Eine Längsachse der Schiene 614 kann mit der Längsachse 611 der Aufhängungseinheit 610 zusammenfallen. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 610 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden werden, dass die Längsachse 611 der Aufhängungseinheit 610 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zu einer Rad/Radnaben-Drehachse (z. B. eine Achse 625) verläuft, um die sich das Rad 90 drehen kann, wenn das Rad 90 in das In-Rad-System 600 eingebaut ist.
In einigen Ausführungsformen kann das Gleitelement 612 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs verbunden zu werden und die Schiene 614 kann dazu ausgelegt sein, mit dem Rad 90 verbunden zu werden (z. B. wie in den 6A, 6B und 6C gezeigt).
Das In-Rad-System 600 kann eine Lenkeinheit 620 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit 620 mindestens ein Paar von Armen 622 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das In-Wheel-System 600 eine Radschnittstelle 624 enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann die Schiene 614 dazu ausgelegt sein, mit dem Rad 90 verbunden zu werden, indem mindestens ein Paar Arme 622 mit der Radschnittstelle 624 gekoppelt wird. Das Armpaar 622 kann einen ersten Arm 622a mit einem ersten Ende 622aa und einem zweiten Ende 622ab und einen zweiten Arm 622b mit einem ersten Ende 622ba und einem zweiten Ende 622bb umfassen. Das erste Ende 622aa des ersten Arms 622a und das erste Ende 622ba des zweiten Arms 622b können drehbar mit der Radschnittstelle 624 verbunden sein. Das zweite Ende 622ab des ersten Arms 622a und das zweite Ende 622bb des zweiten Arms 622b können dazu ausgelegt sein, drehbar mit der Aufhängungseinheit 610 verbunden zu werden. In einigen Ausführungsformen können der erste Arm 622a und der zweite Arm 622b schwenkbar mit der Schiene 612 der Aufhängungseinheit 610 verbunden sein (z. B. wie in 6A, 6B und 6C gezeigt).
In einigen Ausführungsformen können der erste Arm 622a und der zweite Arm 622b quer zueinander angeordnet sein und eine dynamische Lenkachse 623 (z. B. eine virtuelle dynamische Lenkachse) an einem virtuellen Schnittpunkt zwischen ihnen definieren, so dass sich die dynamische Lenkachse 623 in Bezug auf die Aufhängungseinheit 610 bewegen kann, wenn die Radschnittstelle 624 ihren Lenkwinkel relativ zur Aufhängungseinheit 610 ändert (z. B. wie in 6C gezeigt). Im Allgemeinen kann die Bewegung der dynamischen Lenkachse 623 durch die Länge des ersten Arms 622a und des zweiten Arms 622b und die Lage der drehbaren Verbindungen des ersten Arms 622a und des zweiten Arms 622b zur Aufhängungseinheit 610 und/oder zur Radschnittstelle 624 bestimmt werden. Auf diese Weise kann der Überstand des Rades 90 in den Innenraum des Fahrzeugs im Vergleich zu Aufhängungssystemen mit feststehender Lenkachse deutlich reduziert werden.
Es wird nun auf die 7A, 7B und 7C verwiesen, die schematische Darstellungen von Ausführungsformen des In-Rad-Systems 700 mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten und eines in das In-Rad-System 700 montierten Rades 90 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung sind.
Das In-Rad-System 700 kann eine Aufhängungseinheit 710 enthalten. Die Aufhängungseinheit 710 kann ähnlich wie die oben beschriebenen Aufhängungseinheiten 110, 210, 310, 410 und 610 sein. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 710 ein Gleitelement 712, eine Schiene 714 und Stoßdämpfungs- und Federmittel umfassen. Die Dämpfungs- und Federmittel können z. B. in der Schiene 714 angeordnet sein (z. B. wie oben beschrieben).
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 710 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden zu werden, dass die Längsachse 711 der Aufhängungseinheit 710 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zur Bodenfläche/Straße verläuft, auf der sich das Rad drehen kann (z. B. so, dass die Längsachse 711 parallel oder im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrzeugs verläuft). Eine Längsachse der Schiene 714 kann mit der Längsachse 711 der Aufhängungseinheit 710 zusammenfallen. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 710 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden zu werden, dass die Längsachse 711 der Aufhängungseinheit 710 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zu einer Rad/Radnaben-Drehachse (z. B. einer Achse 725) verläuft, um die sich das Rad 90 drehen kann, wenn das Rad 90 in das In-Rad-System 700 eingebaut ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Schiene 714 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs verbunden zu werden und das Gleitelement 712 kann dazu ausgelegt sein, mit dem Rad 90 verbunden zu werden (z. B. wie in den 7A, 7B und 7C gezeigt).
Das In-Rad-System 700 kann eine Lenkeinheit 720 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit 720 mindestens ein Paar Arme 722 umfassen. In einigen Ausführungsformen können In-Wheel-Systeme 700 eine Radschnittstelle 724 enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann das Gleitelement 712 dazu ausgelegt sein, mit dem Rad 90 verbunden zu werden, indem mindestens ein Paar Arme 722 mit der Radschnittstelle 724 gekoppelt wird. Das Armpaar 722 kann einen ersten Arm 722a mit einem ersten Ende 722aa und einem zweiten Ende 722ab und einen zweiten Arm 722b mit einem ersten Ende 722ba und einem zweiten Ende 722bb umfassen. Das erste Ende 722aa des ersten Arms 722a und das erste Ende 722ba des zweiten Arms 722b können drehbar mit der Radschnittstelle 724 verbunden sein. Das zweite Ende 722ab des ersten Arms 722a und das zweite Ende 722bb des zweiten Arms 722b können drehbar mit der Aufhängungseinheit 710 verbunden werden. In einigen Ausführungsformen, wie z. B. im System 700, können der erste Arm 722a und der zweite Arm 722b schwenkbar mit dem Gleitelement 714 der Aufhängungseinheit 710 verbunden sein (z. B. wie in den 7A, 7B und 7C gezeigt).
In einigen Ausführungsformen können der erste Arm 722a und der zweite Arm 722b quer zueinander angeordnet sein und eine dynamische Lenkachse 723 (z. B. eine virtuelle dynamische Lenkachse) an einem virtuellen Schnittpunkt zwischen ihnen definieren, so dass sich die dynamische Lenkachse 723 in Bezug auf die Aufhängungseinheit 710 bewegen kann, wenn die Radschnittstelle 724 ihren Lenkwinkel relativ zur Aufhängungseinheit 710 ändert (z. B. wie in 7C gezeigt). Im Allgemeinen kann die Bewegung der dynamischen Lenkachse 723 durch die Länge des ersten Arms 722a und des zweiten Arms 722b sowie durch die Lage der drehbaren Verbindungen des ersten Arms 722a und des zweiten Arms 722b zur Aufhängungseinheit 710 und/oder zur Radschnittstelle 724 bestimmt werden. Auf diese Weise kann der Überstand des Rades 90 in den Innenraum des Fahrzeugs im Vergleich zu Aufhängungssystemen mit feststehender Lenkachse deutlich reduziert werden.
Es wird nun auf 8 verwiesen, die eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines In-Rad-Systems 800 mit Aufhängungs- und Lenkungsfähigkeiten und eines in das In-Rad-System 800 montierten Rades 90 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung zeigt.
Das In-Rad-System 800 kann eine Aufhängungseinheit 810 enthalten. Die Aufhängungseinheit 810 kann der oben beschriebenen Aufhängungseinheit 110, 210, 310, 410, 610 und 710 ähnlich sein. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 810 ein Gleitelement 812, eine Schiene 814 und eine Stoßdämpfungs- und Federmittel umfassen. Die Dämpfungs- und Federmittel können z. B. in der Schiene 814 angeordnet sein (z. B. wie oben beschrieben).
In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 810 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden zu werden, dass die Längsachse 811 der Aufhängungseinheit 810 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zur Bodenfläche/Straße verläuft, auf der sich das Rad drehen kann (z. B. so, dass die Längsachse 811 parallel oder im Wesentlichen parallel zur Hochachse des Fahrzeugs verläuft). Eine Längsachse der Schiene 814 kann mit der Längsachse 811 der Aufhängungseinheit 810 zusammenfallen. In einigen Ausführungsformen kann die Aufhängungseinheit 810 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 derart verbunden zu werden, dass die Längsachse 811 der Aufhängungseinheit 810 senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zu einer Rad/Radnaben-Drehachse (z. B. einer Achse 825) verläuft, um die sich das Rad 90 drehen kann, wenn das Rad 90 in das In-Rad-System 800 eingebaut ist.
In einigen Ausführungsformen kann das Gleitelement 812 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs verbunden zu werden und die Schiene 814 kann dazu ausgelegt sein, mit dem Rad 90 (z. B. wie in 8 gezeigt) verbunden zu werden. In einigen Ausführungsformen kann die Schiene 814 dazu ausgelegt sein, mit dem Bezugsrahmen 80 des Fahrzeugs verbunden zu werden und das Gleitelement 812 kann dazu ausgelegt sein, mit dem Rad 90 verbunden zu werden.
Das In-Rad-System 800 kann eine Lenkeinheit 820 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann die Lenkeinheit 820 einen rahmenlosen Motor 822 enthalten. In einigen Ausführungsformen kann das In-Rad-System 800 eine Radschnittstelle 824 (und optional eine Radnabe 824a) enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann der rahmenlose Motor 822 mit dem Gleitelement 812 der Aufhängungseinheit 810 und mit der Radschnittstelle 824 der Lenkeinheit 820 gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann der rahmenlose Motor 822 zwischen dem Gleitelement 812 der Aufhängungseinheit 810 und der Radschnittstelle 824 der Lenkeinheit 820 angeordnet sein. Zum Beispiel kann ein Stator 822a des rahmenlosen Motors 822 mit dem Gleitelement 812 und der Radschnittstelle 824 verbunden sein. Die Drehung des Stators 822a kann die Radschnittstelle 824 in Bezug auf das Gleitelement 812 der Aufhängungseinheit 810 drehen. In einigen Ausführungsformen kann eine von der Lenkeinheit 820 definierte Lenkachse 823 mit der Drehachse eines Rotors 822b des rahmenlosen Motors 822 zusammenfallen.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können eines der folgenden Elemente bereitstellen: eine Aufhängungseinheit (z. B. wie die oben beschriebene Aufhängungseinheit 110, 210) und ein In-Rad-System (z. B. wie das oben beschriebene In-Rad-System 300, 400, 600, 700 und 800) sowie ein darin montiertes Rad.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ein Fahrzeug bereitstellen, das zwei oder mehr Aufhängungseinheiten (z. B. wie die oben beschriebenen Aufhängungseinheiten 110, 210) oder zwei oder mehr In-Rad-Systeme (z. B. wie die oben beschriebenen In-Rad-Systeme 100, 300, 400, 600, 700 und 800) umfasst. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug zwei oder mehr Räder 90 umfassen, die in die zwei oder mehr Aufhängungseinheiten oder die zwei oder mehr In-Wheel-Systeme eingebaut sind. Das Fahrzeug kann z. B. ein PKW, ein Nutzfahrzeug, ein Sport Utility Vehicle, ein Elektroauto, ein Transporter usw. sein.
In der obigen Beschreibung ist eine Ausführungsform ein Beispiel oder eine Umsetzung der Erfindung. Die verschiedenen Bezeichnungen „eine Ausführungsform“, „bestimmte Ausführungsformen“ oder „einige Ausführungsformen“ beziehen sich nicht unbedingt alle auf die gleichen Ausführungsformen. Auch wenn verschiedene Merkmale der Erfindung im Zusammenhang mit einer einzelnen Ausführungsform beschrieben werden können, können die Merkmale auch einzeln oder in jeder geeigneten Kombination vorgesehen sein. Umgekehrt kann die Erfindung, obwohl sie hier der Übersichtlichkeit halber im Zusammenhang mit separaten Ausführungsformen beschrieben wird, auch in einer einzigen Ausführungsform realisiert werden. Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung können Merkmale aus verschiedenen oben offengelegten Ausführungsformen enthalten, und bestimmte Ausführungsformen können Elemente aus anderen oben offengelegten Ausführungsformen enthalten. Die Offenlegung von Elementen der Erfindung im Zusammenhang mit einer bestimmten Ausführungsform ist nicht als Einschränkung ihrer Verwendung in der spezifischen Ausführungsform allein zu verstehen. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass die Erfindung auf verschiedene Weise ausgeführt oder realisiert werden kann und dass die Erfindung in bestimmten anderen Ausführungsformen als den in der obigen Beschreibung dargestellten realisiert werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf diese Abbildungen oder auf die entsprechenden Beschreibungen beschränkt. Beispielsweise muss der Ablauf nicht durch jeden abgebildeten Kasten oder jeden Zustand oder in genau der gleichen Reihenfolge wie abgebildet und beschrieben verlaufen. Die Bedeutungen der hier verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe sind so zu verstehen, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, verstanden werden, sofern nicht anders definiert. Während die Erfindung in Bezug auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, sind diese nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung zu verstehen, sondern als Beispiele für einige der bevorzugten Ausführungsformen. Weitere mögliche Varianten, Modifikationen und Anwendungen liegen ebenfalls im Umfang der Erfindung. Dementsprechend soll der Umfang der Erfindung nicht durch das bisher Beschriebene, sondern durch die beigefügten Ansprüche und deren gesetzliche Entsprechungen begrenzt werden.

Claims

Eine verschiebbare Säulenaufhängungseinheit (110), umfassend: eine Schiene (114) mit einer Längsachse; ein Gleitelement (112), das gleitend mit der Schiene (114) verbunden ist; und Stoßdämpfungs- und Federmittel (116, 118), die dazu eingerichtet sind, Bewegungen zu dämpfen und Kräfte entlang der Längsachse der Schiene (114) abzustützen; wobei die Schiene (114) und das Gleitelement (112) so geformt sind, dass sie transversale Querschnittsprofile aufweisen, die eine Drehbewegung des Gleitelements (112) in Bezug auf die Schiene (114) um die Längsachse der Schiene (114) verhindern.
Aufhängungseinheit (110) nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Teil der transversalen Querschnittsprofile der Schiene (114) und des Gleitelements (112) ein Polygon ist.
Aufhängungseinheit (110) nach einem der Ansprüche 1-2, wobei mindestens ein Teil der transversalen Querschnittsprofile der Schiene (114) und des Gleitelements (112) asymmetrisch um deren Längsachsen ist.
Aufhängungseinheit (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend Wälzlager (213), die in Hohlräumen (212a) auf mindestens einigen der inneren Seitenflächen des Gleitelements (112) angeordnet sind.
Die Aufhängungseinheit (110) nach Anspruch 4, umfassend Lagereinstellstifte (219), die dazu ausgebildet sind, in die Hohlräume (212a) geschraubt zu werden, wobei eine Form und eine Maßnahme des Einschraubens der Lagereinstellstifte (219) in die Hohlräume (212a) mindestens eines von einer Position und einer Ausrichtung der Wälzlager (213) innerhalb der Hohlräume (212a) vorgeben.
Aufhängungseinheit (110) nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Stoßdämpfungs- und Federmittel (116, 118) einen federbelasteten Stoßdämpfer umfassen.
Aufhängung (110) nach Anspruch 6, wobei der federbelastete Stoßdämpfer innerhalb der Schiene (114) angeordnet ist.
Aufhängungseinheit (110) nach Anspruch 7, wobei der federbelastete Stoßdämpfer an seinem ersten Ende mit der Schiene (114) verbunden ist und an seinem zweiten mit dem Gleitelement (112) verbunden ist, wobei ein oder mehrere Stifte verwendet werden, die so angepasst sind, dass sie in einem oder mehreren entsprechenden Schlitzen auf einer oder mehreren Seitenflächen der Schiene (114) gleiten.
Aufhängungseinheit (110) nach Anspruch 8, wobei der eine oder die mehreren Schlitze mit einer oder mehreren flexiblen Hülsen verschlossen sind.
Aufhängungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Stoßdämpfungs- und Federmittel (116, 118) von einer magnetischen Kraft herrühren, die zwischen dem Gleitelement und der Schiene (114) erzeugt werden kann.
Aufhängungseinheit (110) nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Schiene (114) dazu ausgelegt ist, mit einem Rad eines Fahrzeugs verbunden zu werden, und das Gleitelement (112) dazu ausgelegt ist, mit einem Bezugsrahmen (80) eines Fahrzeugs verbunden zu werden.
Aufhängungseinheit (110) nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Schiene (114) dazu ausgelegt ist, mit einem Bezugsrahmen (80) eines Fahrzeugs verbunden zu werden, und das Gleitelement (112) dazu ausgelegt ist, zur Verbindung mit einem Rad eines Fahrzeugs verbunden zu werden.
Aufhängungseinheit (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Längsachse der Schiene (114) gekrümmt ist und das Gleitelement (112) dazu ausgelegt ist, auf der Schiene (114) entlang der gekrümmten Längsachse zu gleiten.
Aufhängungseinheit (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei mindestens ein Abschnitt der Schiene (114) und/oder des Gleitelements (112) dazu ausgelegt sind, dass sie innerhalb einer Felge eines Rads angeordnet werden kann, wenn ein Rad in die Aufhängungseinheit (110) eingebaut ist.
Aufhängungseinheit (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Schiene (114) und das Gleitelement (112) dazu ausgebildet sind, dass sie außerhalb einer Felge eines Rades und angrenzend an diese angeordnet sind, wenn ein Rad in die Aufhängungseinheit (110) eingebaut ist.
Ein In-Rad-System (600) für ein Rad eines Fahrzeugs, wobei das System umfasst: eine Radschnittstelle (624), die dazu ausgelegt ist, das Rad des Fahrzeugs drehbar zu tragen; eine Aufhängungseinheit (110), umfassend: eine Schiene (114) mit einer Längsachse; ein Gleitelement (112), das gleitend mit der Schiene (114) verbunden ist; und Stoßdämpfungs- und Federmittel (116, 118), die dazu ausgelegt sind, Bewegungen zu dämpfen und Kräfte entlang der Längsachse der Schiene (114) abzustützen; wobei die Schiene (114) und das Gleitelement (112) so geformt sind, dass sie transversale Querschnittsprofile aufweisen, die eine Drehbewegung des Gleitelements (112) in Bezug auf die Schiene (114) um die Längsachse der Schiene (114) verhindern; und eine Lenkeinheit (700), die zwischen der Aufhängungseinheit und der Radschnittstelle (624) angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Radschnittstelle (624) um eine Lenkachse (723) zu lenken, wobei die Lenkachse (723) von der Längsachse der Schiene (114) in Richtung der Radschnittstelle (624) versetzt ist.
System (600) nach Anspruch 16, wobei mindestens ein Abschnitt der Lenkeinheit (700) dazu ausgelegt ist, innerhalb einer Felge des Rades angeordnet zu werden, wenn das Rad in das System (600) eingebaut ist.
System (600) nach einem der Ansprüche 16-17, wobei die Lenkeinheit (700) zwei Schwenkglieder umfasst, die mit der Aufhängungseinheit und mit der Radschnittstelle verbunden sind, wobei die Schwenkglieder die Lenkachse definieren und dazu ausgelegt sind, eine Drehung der Radschnittstelle um die Lenkachse (723) und in Bezug auf die Aufhängungseinheit zu ermöglichen.
System (600) nach Anspruch 18, wobei die Schwenkglieder (422) mit der Schiene (114) der Aufhängungseinheit (110) verbunden sind.
System (600) nach Anspruch 18, wobei die Schwenkglieder (422) mit dem Gleitelement (112) der Aufhängungseinheit (110) verbunden sind.
System (600) nach einem der Ansprüche 18-20, wobei die Lenkeinheit (700) eine Lenkmechanismus-Schnittstelle umfasst, die mit mindestens einem der Schwenkglieder verbunden und dazu ausgelegt ist, mit einem Lenkmechanismus verbunden zu werden, wobei die Lenkmechanismus-Schnittstelle dazu ausgelegt ist, die Schwenkglieder und die damit verbundene Rad-Schnittstelle in Bezug auf die Aufhängungseinheit (110) und um die Lenkachse (723) zu drehen.
Das System (600) nach Anspruch 21, das einen Lenkmechanismus umfasst, wobei der Lenkmechanismus umfasst: einen Lenkmotor (432), der mit einer gefederten Masse der Aufhängungseinheit (110) verbunden ist und geeignet ist, Drehbewegungen zu erzeugen; eine Lenkstange (434), die mit dem Lenkmotor (432) über eine erste Getriebeanordnung (433) verbunden ist, wobei die erste Getriebeanordnung (433) so konfiguriert ist, dass sie Drehbewegungen vom Lenkmotor (432) auf die Lenkstange überträgt (434); und eine zweite Getriebeanordnung (435), die dazu eingerichtet ist, die Drehbewegungen von der Lenkstange (434) auf ein Zahnrad von mindestens einem der Schwenkglieder (422) zu übertragen, um die mit den Schwenkgliedern (422) verbundene Radschnittstelle um die Lenkachse (723) in Bezug auf die Aufhängungseinheit (110) zu drehen.
Das System (600) nach Anspruch 22, wobei die Lenkstange (434) und die erste Getriebeanordnung (433) dazu ausgelegt sind, ein Gleiten der ersten Getriebeanordnung (433) auf der Lenkstange (434) zu ermöglichen, wenn das Gleitelement (112) auf der Schiene (114) gleitet, während die vom Lenkmotor (432) erzeugten Drehbewegungen noch auf die Lenkstange (434) übertragen werden.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 22-23, wobei die zweite Getriebeanordnung (435) ein Schneckengetriebe umfasst.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 22-24, wobei die Lenkstange (434) parallel zur Längsachse verläuft.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 22-25, wobei die Lenkstange (434) teleskopisch ist.
System (600) nach einem der Ansprüche 22-26, wobei die gefederte Masse der Aufhängungseinheit (110) deren Schiene (114) ist.
System (600) nach einem der Ansprüche 22-26, wobei die gefederte Masse der Aufhängungseinheit das Gleitelement derselben ist.
System (600) nach einem der Ansprüche 16-17, wobei die Lenkeinheit einen rahmenlosen Motor umfasst, der mit der Aufhängungseinheit (110) und der Radschnittstelle verbunden ist und dazu ausgelegt ist, die Radschnittstelle in Bezug auf die Aufhängungseinheit (110) um die Lenkachse zu drehen.
Das System (600) nach Anspruch 29, wobei der rahmenlose Motor umfasst: einen Stator, der mit der Aufhängungseinheit und der Radschnittstelle verbunden ist; und einen Rotor, der dazu ausgelegt ist, den Stator zu drehen.
Das System (600) nach Anspruch 30, wobei eine Drehachse des Rotors mit der Lenkachse zusammenfällt.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 29-31, wobei der rahmenlose Motor mit der Schiene der Aufhängungseinheit verbunden ist.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 29-31, wobei der rahmenlose Motor mit dem Gleitelement (112) der Aufhängungseinheit (110) verbunden ist.
System (600) nach einem der Ansprüche 16-17, wobei die Lenkeinheit mindestens ein Paar Arme umfasst, wobei jedes Paar einen ersten Arm und einen zweiten Arm umfasst, die an ihren ersten Enden schwenkbar mit der Radschnittstelle verbunden sind und an ihren zweiten Enden schwenkbar mit der Aufhängungseinheit (110) verbunden sind.
Das System (600) nach Anspruch 34, wobei der erste Arm und der zweite Arm schwenkbar mit der Schiene des Aufhängungssystems (110) verbunden sind.
System (600) nach Anspruch 34, wobei der erste Arm und der zweite Arm schwenkbar mit dem Gleitelement des Aufhängungssystems (110) verbunden sind.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 34-36, wobei der erste Arm und der zweite Arm quer zueinander gesetzt sind und eine dynamische Lenkachse an einem virtuellen Schnittpunkt zwischen ihnen definieren, so dass sich die dynamische Lenkachse in Bezug auf die Aufhängungseinheit (110) bewegen kann, wenn die Radschnittstelle ihren Lenkwinkel relativ zur Aufhängungseinheit (110) ändert.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 16-37, umfassend eine Bremseinheit, wobei die Bremseinheit einen mit der Radschnittstelle verbundenen Bremsaktuator umfasst.
System (500) nach Anspruch 38, wobei die Bremseinheit einen Bremsflüssigkeitsbehälter umfasst, der in Fluidverbindung mit dem Bremsaktuator steht, wobei der Bremsflüssigkeitsbehälter mit dem Gleitelement der Aufhängungseinheit (110) verbunden ist.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 38-39, wobei die Bremseinheit eine Brake-by-Wire-Einheit ist.
System (600) nach einem der Ansprüche 38-40, wobei die Bremseinheit eine Steuerung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie das Abbremsen der Radschnittstelle durch den Bremsaktuator steuert.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 16-41, umfassend eine Traktionseinheit, wobei die Traktionseinheit umfasst: einen Traktionsmotor; und eine Welle, die dazu ausgelegt ist, Drehungen vom Traktionsmotor auf eine Radnabe zu übertragen, die drehbar von der Radschnittstelle gestützt wird.
Das System (600) nach Anspruch 42, wobei der Traktionsmotor mit der Aufhängungseinheit (110) verbunden ist.
Das System (600) nach 42, wobei der Traktionsmotor mit der Radschnittstelle verbunden ist.
System (600) nach Anspruch 16-44, wobei mindestens ein Teil der transversalen Querschnittsprofile der Schiene und des Gleitelements (112) mindestens eines der folgenden Eigenschaften aufweist: polygonal und asymmetrisch um ihre Längsachsen.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 16-45, umfassend: Wälzlager, die in Hohlräumen auf mindestens einigen der inneren Seitenflächen des Gleitelements angeordnet sind; und Lagereinstellstifte, die dazu ausgelegt sind, in die Hohlräume eingeschraubt zu werden, wobei eine Form und eine Maßnahme des Einschraubens der Lagereinstellstifte in die Hohlräume mindestens eines von einer Position und einer Ausrichtung der Wälzlager innerhalb der Hohlräume vorgeben.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 16-46, wobei: die Stoßdämpfungs- und Federmittel einen federbelasteten Stoßdämpfer umfasst, der innerhalb der Schiene angeordnet ist; und der federbelastete Stoßdämpfer an seinem ersten Ende mit der Schiene (114) verbunden ist und an seinem zweiten Ende mit dem Gleitelement (112) verbunden ist, wobei ein oder mehrere Stifte verwendet werden, die so angepasst sind, dass sie in einem oder mehreren entsprechenden Schlitzen auf einer oder mehreren Seitenflächen der Schiene (114) gleiten.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 16-47, wobei die Längsachse der Schiene (114) gekrümmt ist und das Gleitelement (112) dazu ausgebildet ist, auf der Schiene (114) entlang der gekrümmten Längsachse zu gleiten.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 16-48, wobei mindestens ein Abschnitt der Schiene (114) und/oder des Gleitelements (112) dazu ausgelegt ist, innerhalb einer Felge eines Rades angeordnet zu werden, wenn ein Rad in die Aufhängungseinheit montiert ist.
Das System (600) nach einem der Ansprüche 16-48, wobei die Schiene (114) und das Gleitelement (112) dazu ausgelegt sind, dass sie außerhalb einer Felge eines Rades und angrenzend an diese angeordnet sind, wenn ein Rad in die Aufhängungseinheit (110) montiert ist.