WO2022111749A1 - Lenkeinrichtung für ein fahrzeug, verwendung und fahrzeug mit lenkeinrichtung - Google Patents

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WO2022111749A1
WO2022111749A1 PCT/DE2021/100852 DE2021100852W WO2022111749A1 WO 2022111749 A1 WO2022111749 A1 WO 2022111749A1 DE 2021100852 W DE2021100852 W DE 2021100852W WO 2022111749 A1 WO2022111749 A1 WO 2022111749A1
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WO
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steering
vehicle
control means
steering device
rods
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PCT/DE2021/100852
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Lukas Holler
Daniel Faber
Andreas Woellner
Alexander Hausmann
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00Steering gears
    • B62D3/02Steering gears mechanical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/08Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in a single plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle
    • B62D7/09Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in a single plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels

Definitions

  • the present invention relates to a steering device for steering a vehicle, the use of a steering device in a vehicle and a vehicle with such a steering device.
  • Steering devices for vehicles are known in the prior art in a variety of embodiments. Both central steering systems and individual wheel steering are known. In a central steering with a steering rod, two wheels are connected via a tie rod and coupling rods and moved via one or more drives. The wheels always move in the same direction, but at different distances, which results in the so-called Ackermann steering angle, which ensures that the wheel on the inside of the curve turns further than the wheel on the outside of the curve. With single-wheel steering, the wheels are typically not connected via a tie rod, but are moved independently of each other by means of a module. Single wheel steering is known, for example, from DE 102018 107358 A1.
  • the advantage of the solution according to the invention lies in particular in the fact that the steering device enables single-wheel steering, ie steering that allows the wheels to move independently of one another.
  • Curve guides here are grooves, recesses or the like, which are incorporated into or placed on the control means.
  • a separate curve guide designed independently of the other is provided for each steering rod.
  • Driving maneuvers are preferably formed by means of the curve guides and the wheels are arranged in mutually defined positions.
  • Various driving maneuvers can be formed on the basis of the freely configurable shape of the curve guides, ie the curve guides for a left and a right wheel can be designed differently. Although this results in different movements of the wheels, the wheels are still held in a defined position relative to one another.
  • the curve guides Based on the representation of various driving maneuvers with By means of the curve guidance, it is possible, for example, for an Ackermann steering movement to be implemented up to a point on the control means and, once this point is exceeded, a so-called crabwalk (also known as crab steering) and/or steering in the opposite direction of the wheels.
  • the curve guides must only have an appropriate shape.
  • the steering rods each have at least one linear guide. This ensures that the steering rods can only perform a linear movement and that there is no undesirable rotation or twisting of the steering rod.
  • roller or plain bearings can be used as linear guides.
  • the handlebars each provide connection means for coupling to a wheel.
  • These connecting means can be provided as a joint, for example.
  • the control means is preferably designed as a disk.
  • the disk has the advantage that it can be arranged in a space-saving manner in an axial direction and still has sufficient space for the provision of the curved guide.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a steering device according to the invention
  • Fig. 2 shows a plan view of a control means with a cam guide according to egg ner first embodiment
  • FIG 3 shows a plan view of a control means with a cam guide according to a second embodiment.
  • Fig. 1 schematic sectional view of a steering device according to the invention.
  • the steering device 1 has a first steering rod 2 and a second steering rod 3, the steering rods 2, 3 being coupled at their axial end faces to one wheel 4, 5 each of the vehicle. This coupling takes place in each case by means of a connecting means 6, which can be designed, for example, as a joint or the like.
  • a control means 7 for the linear movement of the steering rods 2, 3 and a drive 8 for driving the control means 7 are provided.
  • the steering rods 2, 3 are each mounted by means of two linear guides 23. This ensures that the handlebars 2, 3 can only perform a linear movement.
  • linear guides 23 for example, rolling or sliding bearings can be used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Controls (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)

Abstract

Lenkeinrichtung (1) zur Lenkung eines Fahrzeugs, aufweisend eine erste Lenkstange (2) und eine zweite Lenkstange (3), wobei die Lenkstangen (2, 3) an ihren axialen Stirnseiten mit je einem Rad (4, 5) des Fahrzeugs koppelbar ist; ein Steuerungsmittel (7) zur linearen Bewegung der Lenkstangen (2, 3) und einen Antrieb (8) zum antreiben des Steuerungsmittels (7), wobei das Steuerungsmittel (7) mindestens zwei unabhängig voneinander ausgebildete Kurvenführungen (11, 12) aufweist und wobei in jeweils eine der Kurvenführungen (11, 12) eine der Lenkstangen (2, 3) eingreift.

Description

Lenkeinrichtung für ein Fahrzeug, Verwendung und Fahrzeug mit Lenkeinrichtung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung zur Lenkung eines Fahrzeugs, die Verwendung einer Lenkeinrichtung in einem Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einer solchen Lenkeinrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Lenkeinrichtungen für Fahrzeuge sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Aus führungsformen bekannt. Dabei sind sowohl Zentrallenkungen als auch Einzelradlen kungen bekannt. Bei einer Zentrallenkung mit einer Lenkstange werden zwei Räder über eine Spurstange und Koppelstangen verbunden und über einen oder mehrere Antriebe bewegt. Dabei bewegen sich die Räder immer in dieselbe Richtung, jedoch unterschiedlich weit, wodurch sich die sogenannten Ackermannlenkwinkel ergeben, die dafür sorgen, dass das kurveninnere Rad weiter einschlägt als das kurvenäußere Rad. Bei einer Einzelradlenkung sind die Räder typischerweise nicht über eine Spur stange verbunden, sondern werden unabhängig voneinander mittels eines Moduls bewegt. Eine Einzelradlenkung ist bspw. aus der DE 102018 107358 A1 bekannt.
Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein weiterer Bedarf besteht, eine bekannte Lenkeinrichtung zur Lenkung eines Fahrzeugs zu verbessern, insbesondere besteht ein weiterer Bedarf, eine Lenkeinrichtung zur Lenkung eines Fahrzeugs bereitzustel len, die sowohl die Funktionen einer Zentrallenkung als auch die Funktionen einer Einzelradlenkung ermöglicht. Zusammenfassung der Erfindung
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lenkeinrich tung zur Lenkung eines Fahrzeugs bereitzustellen, insbesondere eine Lenkeinrichtung zur Lenkung eines Fahrzeugs bereitzustellen, die sowohl die Funktionen einer Zentral lenkung als auch die Funktionen einer Einzelradlenkung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Lenkeinrichtung zur Lenkung eines Fahrzeugs, aufweisend eine erste Lenkstange und eine zweite Lenkstange, wo bei die Lenkstangen an ihren axialen Stirnseiten mit je einem Rad des Fahrzeugs koppelbar ist; ein Steuerungsmittel zur linearen Bewegung der Lenkstangen und einen Antrieb zum antreiben des Steuerungsmittels, wobei Steuerungsmittel mindestens zwei unabhängig voneinander ausgebildete Kurvenführungen aufweist und wobei in jeweils eine der Kurvenführungen eine der Lenkstangen eingreift.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass die Lenk einrichtung eine Einzelradlenkung, also eine Lenkung, die eine voneinander unabhän gige Bewegung der Räder, ermöglicht. Als Kurvenführungen sind hier Nuten Ausneh mungen oder ähnliches zu verstehen, welche in das Steuerungsmittel ein- oder auf gebracht werden. Für jede Lenkstange ist eine separate, unabhängig von der anderen ausgebildete Kurvenführung vorgesehen. Anhand des Antriebes führt dieser zu einer Rotation des Steuerungsmittels, wodurch dies zu einer Veränderung der Position der Lenkstangen führt und somit eine Änderung der Radposition bewirkt wird.
Bevorzugterweise sind mittels der Kurvenführungen Fahrmanöver ausgebildet und die Räder in zueinander definierten Positionen angeordnet sind. Anhand der frei gestalt baren Form der Kurvenführungen können hierdurch verschiedene Fahrmanöver aus gebildet werden, d.h. dass die Kurvenführungen für ein linkes und ein rechtes Rad un terschiedlich ausgestaltet werden können. Dies hat zwar eine unterschiedliche Bewe gung der Räder zur Folge, jedoch werden die Räder weiterhin in einer definierten Po sition zueinander gehalten. Anhand der Darstellung verschiedener Fahrmanöver mit- tels der Kurvenführung ist es möglich, dass beispielsweise bis zu einem Punkt an dem Steuerungsmittel eine Ackermannlenkbewegung umgesetzt werden kann und ab ei nem überschreiten dieses Punktes ein sog. Crabwalk (auch genannt Hundegang) und/ oder gegensinniges einlenken der Räder. Hierzu müssen lediglich die Kurvenführun gen eine entsprechende Formgebung aufweisen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Lenkstangen jeweils mindestens eine Linearführung auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Lenkstangen lediglich ein Linearbewegung ausführen können und es nicht zu unerwünschten Rotationen oder Verdrehungen der Lenkstange kommt. Als Linearführungen können beispiels weise Wälz- oder Gleitlager angewendet werden.
Gemäß einer Ausbildung der Erfindung sehen die Lenkstangen jeweils Verbindungs mitteln zur Kopplung an einem Rad vor. Diese Verbindungsmittel können beispiels weise als Gelenk vorgesehen sein.
Bevorzugterweise ist das Steuerungsmittel als Scheibe ausgebildet. Die Scheibe hat den Vorteil, dass diese in einer axialen Richtung bauraumsparend angeordnet werden kann und dennoch ausreichend Platz für das Vorsehen der Kurvenführung aufweist.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung in einem Fahrzeug sowie ein Fahrzeug, mit mindestens zwei parallel zueinander beabstandeten Rädern, und einer erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung, wobei die Lenkeinrichtung an je einer axialen Stirnseite mit einem der zwei Räder ge koppelt ist. Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von drei Figu ren dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung,
Fig. 2 eine Draufsicht eines Steuerungsmittels mit einer Kurvenführung gemäß ei ner ersten Ausführungsform, und
Fig. 3 eine Draufsicht eines Steuerungsmittels mit einer Kurvenführung gemäß ei ner zweiten Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Lenkeinrichtungl . Die Lenkeinrichtung 1 eine erste Lenkstange 2 und eine zweite Lenkstange 3, wobei die Lenkstangen 2, 3 an ihren axialen Stirnseiten mit je einem Rad 4, 5 des Fahrzeugs gekoppelt sind. Diese Kopplung geschieht jeweils mittels eines Verbindungsmittels 6, welches beispielweise als Gelenk oder ähnliches ausgebildet sein kann. Ferner ist ein Steuerungsmittel 7 zur linearen Bewegung der Lenkstangen 2, 3 und einen Antrieb 8 zum Antreiben des Steuerungsmittels 7 vorgesehen.
Die Lenkstangen 2, 3 sind jeweils mittels zweier Linearführungen 23 gelagert. Hier durch wird sichergestellt, dass die Lenkstangen 2, 3 lediglich ein Linearbewegung ausführen können. Als Linearführungen 23 können beispielsweise Wälz- oder Gleitla ger angewendet werden.
Das Steuerungsmittel 7 selbst ist als Scheibe 9 ausgebildet und weißt an seiner Ober fläche 10 mindestens zwei unabhängig voneinander ausgebildete Kurvenführungen 11, 12 auf. Die Kurvenführungen 11 und 12 sind mittels Nuten ausgebildet. Eine ge naue Beschreibung dieser Kurvenführungen 11, 12 erfolgt anhand der Ausführungs beispiele in den Figuren 2 und 3. In diese Kurvenführungen 11 und 12 greifen jeweils eine der Lenkstangen 2 und 3 ein. Hierzu weisen die erste Lenkstange 2 ein Ende 13 und die zweite Lenkstange 3 ein Ende 14 auf, welches jeweils hakenförmig ausgebil det ist und in die jeweilige Kurvenführung 11, 12 eingreift.
Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Kurvenführungen 11 , 12. Als Kurvenfüh rungen 11, 12 sind hier Nuten 15, 16 vorgesehen, welche in die Scheibe 9 einge bracht sind. Für jede Lenkstange 2, 3 ist eine separate, unabhängig von der anderen ausgebildete Kurvenführung 11, 12 vorgesehen. Die erste Lenkstange 2 greift in die Nut 15 und die zweite Lenkstange 3 greift in die Nut 16 ein. Anhand des Antriebes 8 führt dieser zu einer Rotation Scheibe 9, wodurch dies zu einer Veränderung der Posi tion der Lenkstangen 2, 3 führt und somit eine Änderung der Radposition bewirkt wird.
Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Kurvenführung 11, 12. Hierbei unter schiedet sich die Kurvenführung vorallem in deren Verlauf. Auch hier sind als Kurven führungen 11, 12 Nuten 17, 18 vorgesehen. In einem ersten Bereich 19, 20 der jewei ligen Nuten 17, 18 stellen diese eine Ackermannlenkbewegung dar und gehen dann in einen zweiten Bereich 21 , 22 über in dem eine 90° Lenkbewegung durchgeführt wird.
Bezuqszeichenliste Lenkeinrichtung erste Lenkstange zweite Lenkstange Rad Rad Verbindungsmittel Steuerungsmittel Antrieb Scheibe Oberfläche Kurvenführung Kurvenführung Ende Ende Nut Nut Nut Nut erster Bereich erster Bereich zweiter Bereich zweiter Bereich Linearführung

Claims

Patentansprüche
1. Lenkeinrichtung (1) zur Lenkung eines Fahrzeugs, aufweisend eine erste Lenk stange (2) und eine zweite Lenkstange (3), wobei die Lenkstangen (2,3) an ihren axialen Stirnseiten mit je einem Rad (4, 5) des Fahrzeugs koppelbar ist; ein Steuerungsmittel (7) zur linearen Bewegung der Lenkstangen (2, 3) und einen Antrieb (8) zum antreiben des Steuerungsmittels (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel (7) mindestens zwei unabhängig voneinander aus gebildete Kurvenführungen (11, 12) aufweist und wobei in jeweils eine der Kur venführungen (11, 12) eine der Lenkstangen (2, 3) eingreift.
2. Lenkeinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei mittels der Kurvenführungen (11, 12) Fahrmanöver ausgebildet sind und die Räder (4, 5) in zueinander definierten Positionen angeordnet sind.
3. Lenkeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkstangen (2, 3) jeweils mindesten eine Linearführung (23) aufweisen.
4. Lenkeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkstangen (2, 3) jeweils Verbindungsmittel (6) zur Koppelung an einem Rad (4, 5) vorsehen.
5. Lenkeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerungsmittel (7) als Scheibe (9) ausgebildet ist.
6. Verwendung einer Lenkeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che in einem Fahrzeug.
7. Fahrzeug, mit mindestens zwei parallel zueinander beabstandeten Rädern (4, 5), und einer Lenkeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Len keinrichtung (1) an je einer axialen Stirnseite mit einem der zwei Räder (4, 5) ge koppelt ist.
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