Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentralgelenkvorrichtung für Fahrwerkskomponenten, insbesondere Dreipunktlenker. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Fahrwerkskomponente, insbesondere einen Dreipunktlenker, und auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug. Zudem bezieht sich die Erfindung auch auf ein computerimplementiertes Verfahren zum Betrieb einer Zentralgelenkvorrichtung und auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.

Gelenke mit einer Sensorvorrichtung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die deutsche Patentanmeldung DE 10 2016 215 416 A1 eine Sensorvorrichtung für Kugelgelenke, wobei ein Geber und ein Sensor in ständigem Kontakt zueinander stehen. Das deutsche Patent DE 10 2005 027 826 B3 beschreibt ein Kugelgelenk mit einem Sensor zur permanenten Feststellung eines Verschleißzustands des Kugelgelenks.

Es wird eine Zentralgelenkvorrichtung für Fahrwerkskomponenten, insbesondere Dreipunktlenker, vorgeschlagen. Die Zentralgelenkvorrichtung umfasst zumindest eine Gehäuseeinheit. Die Zentralgelenkvorrichtung umfasst zumindest eine beweglich zumindest abschnittsweise innerhalb der Gehäuseeinheit gelagerte Gelenkzapfeneinheit. Die Zentralgelenkvorrichtung umfasst zumindest eine Sensoreinheit, insbesondere eine Magnetsensoreinheit, die dazu vorgesehen ist, kontaktlos Wank- und Nickbewegungen der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander zu erfassen. Die Sensoreinheit umfasst zumindest ein Geberelement. Die Sensoreinheit umfasst zumindest ein Sensorelement. Das Geberelement und das Sensorelement sind beabstandet voneinander und relativ zueinander beweglich angeordnet.

Die Zentralgelenkvorrichtung ist vorzugsweise zumindest teilweise als ein Zentralgelenk, insbesondere als ein Kugelgelenk, ausgebildet. Insbesondere kann eine Fahrwerkskomponente eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, die Zentralgelenkvorrichtung umfassen. Die Fahrwerkskomponente ist bevorzugt als ein Dreipunktlenker, insbesondere zu einer Stabilisierung eines Nutzfahrzeugs, ausgebildet. Die Fahrwerkskomponente kann aber auch verschieden von einem Dreipunktlenker ausgebildet sein, beispielsweise als ein Querlenker. Vorzugsweise weist eine einzelne Fahrwerkskomponente des Fahrzeugs eine einzelne erfindungsgemäße Zentralgelenkvorrichtung auf. Alternativ ist vorstellbar, dass das Fahrzeug eine Mehrzahl von Fahrwerkskomponenten mit der erfindungsgemäßen Zentralgelenkvorrichtung aufweist und/oder dass die Fahrwerkskomponente eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Zentralgelenkvorrichtungen aufweist. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgestattet und/oder speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt die Funktion in zumindest einem Betriebszustand ausführt.

Die Gehäuseeinheit ist vorzugsweise starr mit weiteren Bauteilen der Fahrwerkskomponente, wie beispielsweise Befestigungsstangen eines Dreipunktlenkers zur Befestigung an einem Fahrzeugrahmen, verbindbar. Die Gelenkzapfeneinheit ist vorzugsweise starr mit weiteren Bauteilen des Fahrzeugs, insbesondere weiteren Fahrwerkskomponenten, verbindbar. Bevorzugt ist die Gelenkzapfeneinheit starr mit einer Fahrzeugachse, insbesondere einer Hinterachse, des Fahrzeugs verbindbar.

Die Gelenkzapfeneinheit, insbesondere eine Gelenkkugel der Gelenkzapfeneinheit, ist bevorzugt dreh- und kippbeweglich zumindest abschnittsweise innerhalb der Gehäuseeinheit gelagert. Insbesondere sind die Gelenkzapfeneinheit und die Gehäuseeinheit relativ zueinander beweglich. Die Gehäuseeinheit und die Gelenkzapfeneinheit können sich insbesondere in Abhängigkeit von Bewegungen des Fahrzeugs, insbesondere in Abhängigkeit von Wank- und/oder Nickbewegungen des Fahrzeugs, relativ zueinander bewegen. Vorzugsweise dient die die Zentralgelenkvorrichtung umfassende Fahrwerkskomponente zur zumindest teilweisen Stabilisierung des Fahrzeugs im Fährbetrieb.

Die Sensoreinheit ist bevorzugt als eine Magnetsensoreinheit ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass die Sensoreinheit als eine optische Sensoreinheit, als eine kapazitive Sensoreinheit, als eine induktive Sensoreinheit oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Sensoreinheit ausgebildet ist. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise zumindest teilweise in die Gehäuseeinheit und zumindest teilweise in die Gelenkzapfeneinheit integriert. Insbesondere ist eines der Elemente der Sensoreinheit an der Gehäuseeinheit und ein anderes der Elemente an der Gelenkzapfeneinheit angeordnet. Insbesondere entspricht eine Relativbewegung zwischen der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit einer Relativbewegung zwischen dem Geberelement und dem Sensorelement. Vorzugsweise sind das Geberelement und das Sensorelement in jeder möglichen Relativausrichtung zueinander kontaktfrei voneinander, insbesondere zur Realisierung einer Verschleißminimierung.

Das Geberelement ist bevorzugt als ein Magnet, insbesondere als ein Permanentmagnet, ausgebildet. Vorzugsweise ist das Geberelement dazu vorgesehen, ein Magnetfeld zu erzeugen. Das Sensorelement ist vorzugsweise dazu vorgesehen, das von dem Geberelement erzeugte Magnetfeld zu erfassen. Bevorzugt ist das Sensorelement als ein Magnetfeldsensor, insbesondere als ein Hall-Sensor, ausgebildet. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von Magnetfeldänderungen an der Position des Sensorelements Bewegungen, insbesondere Wank- und Nickbewegungen, der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander zu erfassen. Insbesondere umfasst die Sensoreinheit, insbesondere das Sensorelement, zumindest eine Elektronik, insbesondere einen integrierten Schaltkreis, um in Abhängigkeit von den Magnetfeldänderungen Bewegungen, insbesondere Wank- und Nickbewegungen, der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass die Sensoreinheit datenübertragungstechnisch mit einer Rechenvorrichtung, beispielsweise einem Steuergerät, des Fahrzeugs verbunden ist, wobei insbesondere die Rechenvorrichtung zu einer Auswertung von von dem Sensorelement erfassten Daten vorgesehen sein kann. Ein Steuergerät bereitet Daten von Sensoren als Eingangssignale auf, verarbeitet diese, beispielsweise mittels einem programmierbaren Logikbaustein, einem FPGA- oder ASIC-Baustein oder einer Computerplattform, und stellt Logik- und/oder Leistungspegel als Steuer- oder Regelsignal bereit. Das Steuergerät und die Sensoreinheit sind vorzugsweise in ein Bordnetz des Fahrzeugs integriert, beispielsweise in einen CAN-Bus. Wank- und Nickbewegungen der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander sind insbesondere Kippbewegungen der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander um zwei verschiedene, insbesondere senkrecht zueinander stehende, Achsen. Bevorzugt ist eine Wankbewegung der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander eine Kippbewegung der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander um eine Fahrzeuglängsachse. Bevorzugt ist eine Nickbewegung der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander eine Kippbewegung der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander um eine Fahrzeugquerachse. Wank- und Nickbewegungen der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander können alternativ aber auch um verschieden von der Fahrzeuglängsachse und/oder der Fahrzeugquerachse ausgebildete Achsen erfolgen. Vorzugsweise erstreckt sich die Fahrzeugquerachse senkrecht zur Fahrzeuglängsachse. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit dazu vorgesehen, Relativbewegungen der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit um zwei Achsen gleichzeitig zu erfassen. Insbesondere ist die Sensoreinheit dazu vorgesehen, eine Wankbewegung und eine Nickbewegung der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander gleichzeitig zu erfassen. Insbesondere ist eine Wankbewegung der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander abhängig von einer Wankbewegung des Fahrzeugs, das die Zentralgelenkvorrichtung umfasst. Insbesondere ist eine Nickbewegung der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander abhängig von einer Nickbewegung des Fahrzeugs, das die Zentralgelenkvorrichtung umfasst. Vorzugsweise kann in Abhängigkeit von einer erfassten Wank- und/oder Nickbewegung der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit relativ zueinander auf eine Wank- und/oder Nickbewegung des Fahrzeugs geschlossen werden. Vorzugsweise können von der Sensoreinheit bereitgestellte Daten zur Steuerung von Fahrzeugfunktionen, wie beispielsweise einer Höhenstandsregelung, einer Wankstabilisierung, einer Lenkunterstützung o. dgl., genutzt werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Zentralgelenkvorrichtung kann vorteilhaft eine Erkennung von Wank- und Nickbewegungen ermöglicht werden. Vorteilhaft kann auf zusätzliche Sensoren, beispielsweise Höhenstandssensoren, verzichtet werden. Vorteilhaft kann ein Verschleiß und/oder eine Separation der Zentralgelenkvorrichtung zuverlässig erkannt werden. Es kann eine Zentralgelenkvorrichtung bereitgestellt werden, die einen vorteilhaft nutzerkomfortablen und nutzersicheren Betrieb ermöglicht.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Sensorelement an der Gehäuseeinheit, insbesondere an zumindest einem Deckelelement der Gehäuseeinheit, und das Geberelement an der Gelenkzapfeneinheit angeordnet ist oder wobei das Sensorelement an der Gelenkzapfeneinheit und das Geberelement an der Gehäuseeinheit, insbesondere an dem Deckelelement, angeordnet ist. Bevorzugt ist das Sensorelement an der Gehäuseeinheit, insbesondere zumindest teilweise innerhalb der Gehäuseeinheit, und das Geberelement an der Gelenkzapfeneinheit, insbesondere an der Gelenkkugel, angeordnet. Im Falle einer Anordnung des Sensorelements an der Gelenkzapfeneinheit, weist die Gelenkzapfeneinheit vorzugsweise zumindest einen Leitungskanal auf, durch den zumindest eine Leitung, insbesondere ein Kabel, zu einer Energie- und Datenübertragung des Sensorelements führbar ist. Vorzugsweise sind das Geberelement und das Sensorelement ortsfest an der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit fixiert. Vorzugsweise ist das Geberelement oder das Sensorelement, insbesondere zumindest in einer auslenkungsfreien Position der Zentralgelenkvorrichtung, an der Gelenkkugel, insbesondere auf einer einem Befestigungsbereich der Gelenkzapfeneinheit zur Befestigung an einer weiteren Fahrwerkskomponente abgewandten Seite der Gelenkkugel, angeordnet. Unter einer „auslenkungsfreien Position“ der Zentralgelenkvorrichtung soll insbesondere eine Relativposition der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit zueinander in einem Zustand, in dem keine Kräfte, wie beispielsweise durch Wankbewegungen eines Fahrzeugs, auf die Zentralgelenkvorrichtung wirken, verstanden werden. Vorzugsweise erstreckt sich in der auslenkungsfreien Position der Zentralgelenkvorrichtung eine Längsachse, insbesondere eine Rotationsachse, der Zentralgelenkvorrichtung, insbesondere der Gelenkzapfeneinheit, mittig durch das Geberelement und/oder das Sensorelement. Bevorzugt erstreckt sich in der auslenkungsfreien Position der Zentralgelenkvorrichtung die Längsachse, insbesondere die Rotationsachse, der Zentralgelenkvorrichtung, insbesondere der Gelenkzapfeneinheit, senkrecht durch eine Haupterstreckungsebene des Geberelements und/oder des Sensorelements. Unter einer „Haupterstreckungsebene" eines Objekts soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Vorteilhaft kann in Abhängigkeit von einer Relativbewegung der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit zueinander eine Relativbewegung des Geberelements und des Sensorelements relativ zueinander ermöglicht werden. Vorteilhaft können das Geberelement und das Sensorelement kontaktfrei voneinander angeordnet und ein Verschleiß minimiert werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit als eine Kipp- und/oder Drehwinkelsensoreinheit ausgebildet ist. Insbesondere ist das Sensorelement als ein Kipp- und/oder Drehwinkelsensor ausgebildet. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit, insbesondere das Sensorelement, dazu vorgesehen, zumindest einen Kippwinkel und/oder zumindest einen Drehwinkel zwischen Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit zu erfassen. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit, insbesondere das Sensorelement, dazu vorgesehen, Relativverkippungen der Gehäuseeinheit um einen Mittelpunkt der Gelenkkugel zu erfassen. Bevorzugt ist die Sensoreinheit, insbesondere das Sensorelement, dazu vorgesehen, Relativverkippungen um zwei Kippachsen gleichzeitig zu erfassen. Vorzugsweise ist die Sensoreinheit, insbesondere das Sensorelement, dazu vorgesehen Relativverdrehungen der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit zueinander, insbesondere um die Längsachse der Zentralgelenkvorrichtung, zu erfassen. Insbesondere sind in Abhängigkeit von den Kipp- und/oder Drehwinkeln Wank- und/oder Nickbewegungen ermittelbar.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit dazu vorgesehen ist, zu einer Verschleißbestimmung Bauteilschwingungen, insbesondere Mikroschwingungen, zu erfassen. Insbesondere ist die Sensoreinheit dazu vorgesehen, einen Verschleißzustand der Zentralgelenkvorrichtung zu bestimmen und/oder Verschleißdaten zu einer Bestimmung des Verschleißzustands der Zentralgelenkvorrichtung durch eine Rechenvorrichtung zu erfassen. Insbesondere weisen Bauteile der Zentralgelenkvorrichtung, insbesondere die Gehäuseeinheit und die Gelenkzapfeneinheit, Schwingungen, insbesondere mit einer bestimmten Eigenfrequenz, auf. Insbesondere beeinflussen die Schwingungen ein von der Sensoreinheit erfasstes Magnetfeldsignal, beispielsweise in Form von Oberschwingungen. Insbesondere können sich die Schwingungen, insbesondere die Eigenfrequenzen, durch einen Verschleiß, wie beispielsweise einen Abrieb, an einem Bauteil verändern, insbesondere frequenzver- schieben. Vorzugsweise sind/ist die Sensoreinheit und/oder die Rechenvorrichtung dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer Änderung der Bauteilschwingungen, insbesondere der Mikroschwingungen, einen Verschleißzustand der Bauteile zu bestimmen. Vorteilhaft kann die Sensoreinheit eine Zusatzfunktion erfüllen. Vorteilhaft kann eine präzise Verschleißbestimmung ermöglicht und eine hohe Nutzersicherheit ermöglicht werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit dazu vorgesehen ist, eine Separation zwischen der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit und/oder zwischen einem, insbesondere dem vorgenannten, Deckelelement der Gehäuseeinheit und zumindest einem Grundkörper der Gehäuseeinheit zu erfassen. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine Separation in Abhängigkeit von einer Änderung des Magnetfeldsignals zu erfassen. Vorzugsweise ist die Gelenkzapfeneinheit, insbesondere die Gelenkkugel, zumindest abschnittsweise innerhalb des Grundkörpers der Gehäuseeinheit angeordnet. Das Deckelelement ist insbesondere dazu vorgesehen, den Grundkörper gegenüber einem Eindringen von Fremdkörpern, die einen Verschleiß erhöhen können, abzudichten. Insbesondere stellt eine Separation zwischen der Gehäuseeinheit und der Gelenkzapfeneinheit eine unmittelbare Gefahr für einen Fahrzeuginsassen dar, weil in diesem Fall die Zentralgelenkvorrichtung ihre Funktion nicht mehr erfüllen kann. Insbesondere stellt eine Separation zwischen dem Deckelelement und dem Grundkörper zumindest eine mittelbare Gefahr für den Fahrzeuginsassen dar, weil in diesem Fall Fremdkörper in die Zentralgelenkvorrichtung gelangen können und einen Verschleiß erhöhen und beschleunigen können. Vorzugsweise ist zu einer Erfassung einer Separation zwischen dem Deckelelement und dem Grundkörper das Sensorelement oder das Geberelement an dem Deckelelement angeordnet. Vorteilhaft kann die Sensoreinheit eine weitere Zusatzfunktion erfüllen und eine besonders nutzersichere Zentralgelenkvorrichtung bereitgestellt werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit dazu vorgesehen ist, die Separation in Abhängigkeit von einer Überschreitung eines Grenzabstands zwischen dem Geberelement und dem Sensorelement zu erfassen. Insbesondere entspricht eine Überschreitung eines Grenzabstands zwischen dem Geberelement und dem Sensorelement einer Unterschreitung eines Grenzwerts des Magnetfeldsignals. Der Grenzabstand kann beispielsweise als ein Abstand größer als ein Maximalabstand zwischen dem Geberelement und dem Sensorelement bei einer Maximalauslenkung in einem nicht separierten Zustand der Zentralgelenkvorrichtung ausgebildet sein. Vorteilhaft kann eine zuverlässige Erfassung einer Separation ermöglicht werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit dazu vorgesehen ist, eine Separationsfrüherkennung in Abhängigkeit von Sensorsignaloberschwingungen, insbesondere Winkelsignaloberschwingungen, bereitzu stellen. Insbesondere kann ein Spiel in einer Lagerung der Gelenkzapfeneinheit an der Gehäuseeinheit auf eine folgende Separation hindeuten. Insbesondere kann bei einer Fortbewegung des Fahrzeugs mit der Zentralgelenkvorrichtung in Abhängigkeit von hochfrequenten Anregungen durch eine Fahrbahn das Spiel in der Lagerung anhand der Sensorsignaloberschwingungen erkannt werden. Die Sensorsignaloberschwingungen sind insbesondere Oberschwingungen auf dem von der Sensoreinheit, insbesondere von dem Sensorelement, erfassten Magnetfeldsignal. Vorteilhaft kann die Sensoreinheit eine weitere Zusatzfunktion erfüllen und eine besonders nutzerkomfortable Zentralgelenkvorrichtung bereitgestellt werden.

Zudem wird eine Fahrwerkskomponente, insbesondere ein Dreipunktlenker, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Zentralgelenkvorrichtung vorgeschlagen. Vorzugsweise kann die Fahrwerkskomponente weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Bauteile, wie beispielsweise Befestigungsstangen und/oder Molekulargelenke, umfassen. Vorteilhaft kann eine multifunktionale Fahrwerkskomponente bereitgestellt werden.

Des Weiteren wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, umfassend zumindest eine erfindungsgemäße Zentralgelenkvorrichtung und/oder zumindest eine erfindungsgemäße Fahrwerkskomponente vorgeschlagen. Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Landfahrzeug ausgebildet. Das Fahrzeug kann insbesondere als ein LKW, als ein Baustellenfahrzeug, als ein Bus oder als ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Fahrzeug ausgebildet sein. Vorteilhaft kann ein nutzersicheres und nutzerkomfortables Fahrzeug bereitgestellt werden.

Ferner wird ein computerimplementiertes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Zentralgelenkvorrichtung vorgeschlagen. In zumindest einem Verfahrensschritt werden Sensorsignale der Sensoreinheit zu einer Ermittlung von zumindest einem Funktionswert der Zentralgelenkvorrichtung, insbesondere einem Verschleißzustand und/oder einem Separationszustand, und/oder von einem Fahrzeugzustand, insbesondere einem Höhenstand und/oder einem Lenkwinkel, ausgewertet. Vorzugsweise werden die Sensorsignale von der Sensoreinheit, insbesondere von der Elektronik der Sensoreinheit, und/oder von der Rechenvorrichtung, beispielsweise des Fahrzeugs mit der Zentralgelenkvorrichtung, ausgewertet.

Insbesondere kann eine Achsstellung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von den Sensorsignalen der einzelnen Sensoreinheit der Zentralgelenkvorrichtung vollständig bestimmt werden. Insbesondere werden mittels der Sensoreinheit zwei Freiheitsgrade der Zentralgelenkvorrichtung, insbesondere Wank- und Nickbewegungen, überwacht. Vorzugsweise können Höhenstände mittels eines, insbesondere von der Sensoreinheit und/oder von der Rechenvorrichtung ausführbaren, Algorithmus ermittelt werden. Insbesondere ist jeder Kombination aus einem magnetischen Feldwinkel in Wank- und Nickrichtung eine Kombination aus einem mechanischen Wank- und Nickwinkel zugeordnet. Insbesondere kann in Abhängigkeit von der Kombination aus dem magnetischen Feldwinkel in Wank- und Nickrichtung die Kombination aus dem mechanischen Wank- und Nickwinkel ermittelt werden. Mathematisch gesehen handelt es sich dabei insbesondere um ein verkoppeltes Mehrgrößensystem mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen. Der mechanische Wankwinkel und/oder der mechanische Nickwinkel können/kann vorzugsweise analytisch, insbesondere über zwei Gleichungen mit je zwei Unbekannten, näherungsweise, insbesondere über ein Kennfeld, über Klassifizierung, insbesondere mittels künstlicher Intelligenz und/oder einem Su- pervised-learning-Algorithmus, oder auf eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Art und Weise ermittelt werden. Insbesondere kann in Abhängigkeit von der Kombination aus dem mechanischen Wank- und Nickwinkel der Funktionswert der Zentralgelenkvorrichtung und/oder der Fahrzeugzustand ermittelt werden. Vorteilhaft können zu einer Nutzersicherheit und einem Nutzerkomfort beitragende Informationen ermittelt werden.

Weiterhin wird in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von der Auswertung der Sensorsignale zumindest einem Fahrzeuginsassen, insbesondere einem Fahrzeugführer, zumindest ein Hinweissignal, insbesondere ein Warnsignal, bereitgestellt. Vorzugsweise wird dem Fahrzeuginsassen ein optisches, akustisches und/oder haptisches Hinweissignal bereitgestellt. Ein optisches Hinweissignal kann beispielsweise als ein Blinken einer Warnleuchte, als eine Warnmeldung auf einem Bildschirm oder in einem Head-Up-Display o. dgl. ausgebildet sein. Ein akustisches Hinweissignal kann beispielsweise als ein Signalton, als eine Warnansage o. dgl. ausgebildet sein. Ein haptisches Hinweissignal kann beispielsweise als eine Vibration eines Lenkrads, als ein Anziehen eines Sicherheitsgurts o. dgl. ausgebildet sein. Vorteilhaft kann der Fahrzeuginsasse komfortabel über einen Zustand der Zentralgelenkvorrichtung informiert werden. Vorteilhaft können manuell Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.

Zudem wird in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von der Auswertung der Sensorsignale zumindest ein Steuer- oder Regelsignal für eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung bestimmt. Vorzugsweise wird das Steuer- oder Regelsignal von der Sensoreinheit und/oder von der Rechenvorrichtung des Fahrzeugs bestimmt. Das Steuer- oder Regelsignal wird der Fahrzeugsteuerungseinrichtung vorzugsweise bereitgestellt. Die Fahrzeugsteuerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine Fortbewegung, insbesondere einen Fährbetrieb, des Fahrzeugs zumindest teilweise, insbesondere zumindest teilautomatisch, zu steuern. Insbesondere kann die Fahrzeugsteuerungseinrichtung Aktuatoren für Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs umfassen. Insbesondere sind die Aktuatoren mittels des bestimmten Steuer- oder Regelsignals ansteuerbar. Ein Aktuator für die Querführung kann beispielsweise als ein Elektromotor einer elektromechanischen Hilfskraftlenkung ausgebildet sein. Vorzugsweise wird, insbesondere von der Fahrzeugsteuerungseinrichtung, in Abhängigkeit von dem Steuer- oder Regelsignal zumindest eine Aktion durchgeführt oder eingeleitet, wie beispielsweise eine Notbremsung, eine elektronische Fahrzeugstabilisierung, eine Dämpferregulierung o. dgl. Vorteilhaft kann eine automatisierte Sicherheits- und Komfortfunktion bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann eine Sicherheit und ein Komfort von Fahrzeuginsassen weiter erhöht werden.

Des Weiteren wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen. Das Computerprogrammprodukt umfasst Ausführungsbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Rechenvorrichtung, beispielsweise die Elektronik der Sensoreinheit oder die Rechenvorrichtung des Fahrzeugs, diese veranlassen, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Vorteilhaft kann ein Computerprogrammprodukt zu einem nutzerkomfortablen und nutzersicheren Betrieb einer Zentralgelenkvorrichtung bereitgestellt werden.

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel in den folgenden Figuren verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Fahrwerkskomponente des erfindungsgemäßen Fahrzeugs aus Fig. 1 in einer schematischen perspektivischen Darstellung,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Zentralgelenkvorrichtung der erfindungsgemäßen Fahrwerkskomponente aus Fig. 2 in einer schematischen perspektivischen Darstellung und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen computerimplementierten Verfahrens in einer schematischen Darstellung.

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug 10, insbesondere ein Nutzfahrzeug, in einer schematischen Darstellung. Das Fahrzeug 10 ist als ein Landfahrzeug, hier beispielhaft als ein LKW, ausgebildet. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Fahrwerkskomponente 2, insbesondere einen Dreipunktlenker, die eine Zentralgelenkvorrichtung 1 aufweist (vgl. Figur 2). Das Fahrzeug 10 umfasst eine Fahrzeugsteuerungseinrichtung 14. Die Fahrzeugsteuerungseinrichtung 10 ist dazu vorgesehen, eine Fortbewegung, insbesondere einen Fährbetrieb, des Fahrzeugs 10 zumindest teilweise, insbesondere zumindest teilautomatisch, zu steuern.

Figur 2 zeigt die Fahrwerkskomponente 2, insbesondere den Dreipunktlenker, des Fahrzeugs 10 aus Figur 1 in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Die Fahrwerkskomponente 2 umfasst die Zentralgelenkvorrichtung 1. Die Zentralgelenkvorrichtung 1 ist zumindest teilweise als ein Zentralgelenk, insbesondere als ein Kugelgelenk, ausgebildet. Die Fahrwerkskomponente 2 umfasst weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Bauteile, wie Befestigungsstangen 15 und Molekulargelenke 16 zur Befestigung an einem Fahrzeugrahmen 17 des Fahrzeugs 10. Die Zentralgelenkvorrichtung 1 umfasst zumindest eine Gehäuseeinheit 3. Die Zentralgelenkvorrichtung 1 umfasst zumindest eine beweglich zumindest abschnittsweise innerhalb der Gehäuseeinheit 3 gelagerte Gelenkzapfeneinheit 4. Die Gehäuseeinheit 3 ist starr mit den Befestigungsstangen 15 der Fahrwerkskomponente 2 verbunden. Die Gelenkzapfeneinheit 4 ist starr mit einer Fahrzeugachse 18, insbesondere einer Hinterachse, des Fahrzeugs 10 verbunden.

Figur 3 zeigt eine Schnittansicht der Zentralgelenkvorrichtung 1 der Fahrwerkskomponente 2 aus Figur 2 in einer schematischen perspektivischen Darstellung. Die Zentralgelenkvorrichtung 1 umfasst zumindest eine Sensoreinheit 5, insbesondere eine Magnetsensoreinheit, die dazu vorgesehen ist, kontaktlos Wank- und Nickbewegungen der Gehäuseeinheit 3 und der Gelenkzapfeneinheit 4 relativ zueinander zu erfassen. Die Sensoreinheit 5 ist als eine Kipp- und/oder Drehwinkelsensoreinheit ausgebildet. Die Sensoreinheit 5 umfasst zumindest ein Geberelement 6. Die Sensoreinheit 5 umfasst zumindest ein Sensorelement 7. Das Geberelement 6 und das Sensorelement 7 sind beabstandet voneinander und relativ zueinander beweglich angeordnet.

Das Geberelement 6 ist als ein Magnet, insbesondere als ein Permanentmagnet, ausgebildet. Das Sensorelement 7 ist dazu vorgesehen, ein von dem Geberelement 6 erzeugtes Magnetfeld zu erfassen. Das Sensorelement 7 ist als ein Magnetfeldsensor, insbesondere als ein Hall-Sensor, ausgebildet. Die Sensoreinheit 5 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von Magnetfeldänderungen an der Position des Sensorelements 7 Bewegungen, insbesondere Wank- und Nickbewegungen, der Gehäuseeinheit 3 und der Gelenkzapfeneinheit 4 relativ zueinander zu erfassen. Die Sensoreinheit 5, insbesondere das Sensorelement 7, umfasst zumindest eine Elektronik, insbesondere einen integrierten Schaltkreis, um in Abhängigkeit von Magnetfeldänderungen Bewegungen, insbesondere Wank- und Nickbewegungen, der Gehäuseeinheit 3 und der Gelenkzapfeneinheit 4 relativ zueinander zu erfassen. In einer alternativen Ausgestaltung ist denkbar, dass die Sensoreinheit 5 datenübertragungstechnisch mit einer Rechenvorrichtung, beispielsweise einem Steuergerät, des Fahrzeugs 10 verbunden ist, wobei die Rechenvorrichtung zu einer Auswertung von von dem Sensorelement 7 erfassten Daten vorgesehen sein kann (hier nicht dargestellt). Die Sensoreinheit 5 ist dazu vorgesehen, Relativbewegungen der Gehäuseeinheit 3 und der Gelenkzapfeneinheit 4 um zwei Achsen 24, 25, insbesondere um eine Fahrzeuglängsachse 24 und um eine Fahrzeugquerachse 25, gleichzeitig zu erfassen. Die Sensoreinheit 5 ist dazu vorgesehen, eine Wankbewegung und eine Nickbewegung der Gehäuseeinheit 3 und der Gelenkzapfeneinheit 4 relativ zueinander gleichzeitig zu erfassen. In Abhängigkeit von einer erfassten Wank- und/oder Nickbewegung der Gehäuseeinheit 3 und der Gelenkzapfeneinheit 4 relativ zueinander kann auf eine Wank- und/oder Nickbewegung des Fahrzeugs 10 geschlossen werden. Von der Sensoreinheit 5 bereitgestellte Daten können zur Steuerung von Fahrzeugfunktionen, wie beispielsweise einer Höhenstandsregelung, einer Wankstabilisierung, einer Lenkunterstützung o. dgl. , genutzt werden. Die Sensoreinheit 5 kann die Daten über ein Leitungselement 22, insbesondere ein Kabel, bereitstellen.

Das Sensorelement 7 ist an der Gehäuseeinheit 3, insbesondere an zumindest einem Deckelelement 8 der Gehäuseeinheit 3, angeordnet. Das Geberelement 6 ist an der Gelenkzapfeneinheit 4, insbesondere an einer Gelenkkugel 19 der Gelenkzapfeneinheit 4, angeordnet. Das Sensorelement 7 ist ortsfest an der Gehäuseeinheit 3 fixiert. Das Geberelement 6 ist ortsfest an der Gelenkzapfeneinheit 4 fixiert. Das Geberelement 6 ist, insbesondere zumindest in einer auslenkungsfreien Position der Zentralgelenkvorrichtung 1 (hier dargestellt), auf einer einem Befestigungsbereich 20 der Gelenkzapfeneinheit 4 zur Befestigung an der Fahrzeugachse 18 abgewandten Seite der Gelenkkugel 6, angeordnet. In der auslenkungsfreien Position der Zentralgelenkvorrichtung 1 erstreckt sich eine Längsachse 21 , insbesondere eine Rotationsachse, der Zentralgelenkvorrichtung 1 , insbesondere der Gelenkzapfeneinheit 4, mittig durch das Geberelement 6, insbesondere senkrecht durch eine Haupterstreckungsebene des Geberelements 6. In einer alternativen Ausführungsform ist vorstellbar, dass das Sensorelement 7 an der Gelenkzapfeneinheit 4, insbesondere an der Gelenkkugel 19, und das Geberelement 6 an der Gehäuseeinheit 3, insbesondere an dem Deckelelement 8, angeordnet ist.

Die Sensoreinheit 5 ist dazu vorgesehen, zu einer Verschleißbestimmung Bauteilschwingungen, insbesondere Mikroschwingungen, zu erfassen. Die Sensoreinheit 5 ist dazu vorgesehen, eine Separation zwischen der Gehäuseeinheit 3 und der Gelenkzapfeneinheit 4 und/oder zwischen dem Deckelelement 8 der Gehäuseeinheit 3 und zumindest einem Grundkörper 9 der Gehäuseeinheit 3 zu erfassen. In Figur 3 sind die Gehäuseeinheit 3 und die Gelenkzapfeneinheit 4 sowie das Deckelelement 8 und der Grundkörper 9 in einem separationsfreien Zustand dargestellt. Die Sensoreinheit 5 ist dazu vorgesehen, die Separation in Abhängigkeit von einer Überschreitung eines Grenzabstands zwischen dem Geberelement 6 und dem Sensorelement 7 zu erfassen. Die Sensoreinheit 5 ist dazu vorgesehen, eine Separationsfrüherkennung in Abhängigkeit von Sensorsignaloberschwingungen, insbesondere Winkelsignaloberschwingungen, bereitzustellen.

Figur 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines computerimplementierten Verfahrens zum Betrieb der Zentralgelenkvorrichtung 1 in einer schematischen Darstellung. In einem ersten Verfahrensschritt 23 werden von der Sensoreinheit 5 in Abhängigkeit von einer Erfassung von Wank- und Nickbewegungen der Gehäuseeinheit 3 und der Gelenkzapfeneinheit 4 relativ zueinander, in Abhängigkeit von einer Erfassung von Bauteilschwingungen oder Oberschwingungen und/oder in Abhängigkeit von einer Erfassung einer Separation Sensorsignale erzeugt. In einem zweiten Verfahrensschritt 11 werden die Sensorsignale der Sensoreinheit 5 zu einer Ermittlung von zumindest einem Funktionswert der Zentralgelenkvorrichtung 1 , insbesondere einem Verschleißzustand und/oder einem Separationszustand, und/oder von einem Fahrzeugzustand, insbesondere einem Höhenstand und/oder einem Lenkwinkel, ausgewertet. In einem dritten Verfahrensschritt 12 wird in Abhängigkeit von der Auswertung der Sensorsignale zumindest einem Fahrzeuginsassen, insbesondere einem Fahrzeugführer, zumindest ein Hinweissignal, insbesondere ein Warnsignal, bereitgestellt. In einem vierten Verfahrensschritt 13 wird in Abhängigkeit von der Auswertung der Sensorsignale zumindest ein Steuer- oder Regelsignal für die Fahrzeugsteuerungseinrichtung 14 bestimmt. Der vierte Verfahrensschritt 13 kann alternativ oder zusätzlich zu dem dritten Verfahrensschritt 12 durchgeführt werden.

Ein Computerprogrammprodukt umfasst Ausführungsbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Rechenvorrichtung diese veranlassen, das Verfahren auszuführen.

Bezuqszeichen

Zentralgelenkvorrichtung

Fahrwerkskomponente

Gehäuseeinheit

Gelenkzapfeneinheit

Sensoreinheit

Geberelement

Sensorelement

Deckelelement

Grundkörper

Fahrzeug

Verfahrensschritt

Verfahrensschritt

Verfahrensschritt

Fahrzeugsteuerungseinrichtung

Befestigungsstange

Molekulargelenk

Fahrzeugrahmen

Fahrzeugachse

Gelenkkugel

Befestigungsbereich

Längsachse

Leitungselement

Verfahrensschritt

Fahrzeuglängsachse

Fahrzeugquerachse