Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auslenkvorrichtung zur Auslenkung eines Rades eines Kraftgfahrzeugs.

In der Praxis ist bekannt, dass konventionelle Lenksysteme mit einem permanent aufrechterhaltenen Ölvolumenstrom betrieben werden müssen. Dieser Volumenstrom wird durch eine Pumpe erzeugt, die vom Fahrzeugmotor angetrieben wird. Ein konventionelles Lenksystem trägt somit zum Verbrauch des Fahrzeugs bei. In diesem Zusammenhang ist zu betonen, dass bereits die aktuellen Emissionsvorschriften die Kraftfahrzeughersteller dazu zwingen, die Emissionswerte immer weiter zu senken. Hinzukommt, dass der Markt auf fortschrittliche und weitreichende Fahrsicherheitssysteme drängt, vom der Spurhalteassistenten bis hin zu selbstlenkenden Kraftfahrzeugen. All dies ist mit einer herkömmlichen Kugelumlauflenkung nicht zu erreichen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Auslenkvorrichtung bereitzustellen, welche keinen konstanten Öldruck erfordert und welche von Fahrzeugassistenzsystemen ansteuerbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Auslenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 .

Danach ist vorgesehen, dass eine Auslenkvorrichtung zur Auslenkung eines Rades eines Kraftfahrzeuges, bereitgestellt wird, welche Folgendes umfasst: eine Spindel, welche ein Gewinde und eine Längsachse aufweist, die zumindest annähernd parallel zu einer Fahrzeuglängsachse angeordnet ist; ein Gestänge, welches so mit der Spindel verbunden ist, dass eine Rotationsbewegung der Spindel um die Längsachse in eine translatorische Bewegung zumindest annähernd senkrecht zu der Fahrzeuglängsrichtung transformierbar ist; eine Lenkeinheit, mittels welcher eine Lenkbewegung eines Kraftfahrzeugnutzers an einem Ende der Spindel als Rotationsbewegung in die Spindel einleitbar ist; und zumindest einen Servoantrieb, mittels welchem eine Lenkbewegung an einem anderen der Spindel als Rotationsbewegung in die Spindel einleitbar ist.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, eine elektromechanische oder eine „Steer-by-Wire“-basierte Auslenkvorrichtung bereitzustellen, bei der einerseits eine Lenkeingabe eines Kraftfahrzeugnutzers über ein Lenkrad auf die Auslenkvorrichtung übertragen werden kann und andererseits eine Lenkeingabe über einen Servoantrieb auf dieselbe Auslenkvorrichtung übertragen werden kann. Die daraus resultierende Lenkkraft wird über eine Trapezgestängemodul, das auf dem Prinzip eines trapezförmigen Autohebers basiert, auf das jeweilige Fahrzeugrad übertragen. Das heißt, die Nutzerlenkbewegung wird über ein Lenkgestänge oder eine Steer-by-Wire- Einheit auf ein Ende der Spindel übertragen, an die am anderen Ende ein Servoantrieb angeschlossen ist. Die so angetriebene Spindel dient dazu, das an der Fahrzeugstruktur angebrachten Trapezgestänge und damit die Spurstange zu bewegen, wodurch sich das entsprechende Rad um seine Halterung bzw. Aufhängung dreht und sich die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ändert.

Vorteilhaft ist daran, dass die Lenkunterstützung oder -hilfe nur bei Bedarf aufgebracht werden muss, wodurch ein bedarfsgesteuertes System entsteht, das die Emissionen des Fahrzeugs verringern kann. Darüber hinaus kann die Lenkkraftunterstützung durch ein Steuergerät selektiv und unabhängig von den Eingaben des Nutzers gesteuert werden. Letzteres kann z.B. für sicherheitsrelevante Systeme wie ein Spurhaltesystem bzw. ein Spurhalteassistent genutzt werden. Weitere Maßnahmen, wie ein automatisches Gegenlenken bei Reifenplatzern, Kompensation von Seitenwind oder ähnliches, sind durch die Kombination von zusätzlichen Fahrzeugsensoren und einer gezielten Ansteuerung des Servoantirebs ebenfalls möglich.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Gestänge mindestens vier Stangen umfasst, welche schwenkbar miteinander verbunden sind.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn jeweils zwei Stangen vorzugsweise an ihren Enden in einer Schwenkverbindung miteinander verbunden sind, wobei die Schwenkverbindung vorzugsweise eine Schwenkbewegung der Stangen zueinander in einer Ebene zulässt. Die Verbindung der Stangen an den jeweiligen Schwenkverbindungen kann dergestalt sein, dass sich die Enden zumindest teilweise überlappen bzw. überdecken.

Des Weiteren ist möglich, dass das Gestänge ein Trapez, insbesondere ein Parallelogramm, ausbildet.

Insbesondere durch die Ausbildung eines Parallelogramms, dessen Form durch die schwenkbaren Verbindungen der Stangen verändert werden kann, ist es möglich zwei senkrecht zueinander ausgerichtete Bewegungsrichtung miteinander zu koppeln.

Dies bedeutet, dass die Schwenkbewegung zweier Stangenverbindungen, welche auf einer gemeinsamen Achse liegen, auch die jeweils anderen beiden Verbindungen übertragbar ist.

Insbesondere kann ferner vorgesehen sein, dass das Gestänge mindestens eine Gewindeeinheit umfasst, welche in das Gewinde der Spindel eingreift und durch die Rotationsbewegung der Spindel entlang der Längsachse der Spindel bewegbar ist.

Die Gewindeeinheiten ermöglichen, dass die Rotationsbewegung der Spindel auf das Gestänge übertragen wird. Es erfolgt also eine Umwandlung der Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung, welche einen Auf- und Zuscheren des vorzugsweise trapezförmigen Gestänges bewirkt.

Die Gewindeeinheiten sind vorzugsweise hülsenförmig mit einem Innengewinde, so dass an ihrem Außenumfang jeweils zwei Stangen des Gestänges in einer Schwenkverbindung angebunden werden können bzw. mit der Gewindeeinheit in einer Schwenkverbindung verbunden werden können.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Gestänge mit einer Struktur des Kraftfahrzeugs und mit dem Rad verbunden ist. Das Gestänge benötigt zum Auslenken des Rades einen Konterpunkt an der Struktur des Kraftfahrzeugs, welcher vorzugsweise auf der dem Rad gegenüberliegenden Seite des Gestänges angeordnet ist.

Darüber hinaus ist denkbar, dass die Lenkeinheit ein Lenkgestänge und einen Winkeltrieb umfasst.

Das Lenkgestänge umfasst vorzugsweise zwei Lenkstangen, von den die erste mit einer Lenkeinrichtung, insbesondere mit einem Lenkrad, verbunden ist und in dem Winkeltrieb mündet. Im Winkeltrieb wird die Rotationsbewegung der ersten Lenkstange auf die zweite Lenkstange übertragen. Die Übertragung im Winkeltrieb erfolgt z.B. durch zwei in einem definierten Winkel zueinander eingreifende Zahnräder, von denen je eines mit einer Lenkstange verbunden ist. Die zweite Lenkstange überträgt dann die Rotationsbewegung auf die Spindel.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Lenkeinheit ein Lenkmodul und einen Aktor umfasst, wobei das Lenkmodul und der Aktor mit einer kabellosen und/oder kabelgebundenen Verbindung elektrisch verbunden sind.

Eine derartige Lenkeinheit wird auch als „Steer-by-Wire“-System bezeichnet und ermöglicht, dass die Lenkbewegung vom Lenkmodul erfasst wird und den Aktor übertragen wird, welcher wiederum die Rotationsbewegung an der Spindel einleitet.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Auslenkvorrichtung eine Steuereinheit umfasst, mittels welcher der Servoantrieb ansteuerbar ist.

Dadurch ist das Auslenken des Rades mit Hilfe der Steuereinheit steuer- und/oder regelbar.

Des Weiteren ist auch vorstellbar, dass der Servoantrieb mit der Steuereinheit unabhängig von der Lenkbewegung des Kraftfahrzeugnutzers an der Lenkeinheit ansteuerbar ist. Dies ermöglicht insbesondere, dass die Fahrzeugassistenzsystem unabhängig vom Nutzer in die Fahrzeuglenkung, d.h. in die Auslenkung des Rades bzw. der Räder, eingreifen können, um den Nutzer zu unterstützen.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit mindestens ein Fahrzeugassistenzsystem umfasst.

Ein bevorzugtes Fahrzeugassistenzsystem ist in diesem Zusammenhang ein Spurhalteassistent.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass eine über die Lenkeinheit eingeleitete Lenkbewegung durch den Servoantrieb unterstützbar ist.

Es ist vorteilhaft, wenn die an dem Lenkrad eingeleitete Lenkbewegung, welche auf die eine Seite der Spindel übertragen wird, durch den Servoantrieb, welcher auf der anderen Seite der Spindel angreift, unterstützt wird, um dadurch die vom Nutzer aufzubringende Lenkkraft zu reduzieren.

Zugleich ermöglicht eine derartige Unterstützung, dass die Lenkunterstützung des Servoantriebs lediglich auf Bedarf erfolgt und nicht kontinuierlich, d.h. insbesondere kraftstoffverbrauchend bzw. emissionserzeugend, vorgehalten wird.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Servoantrieb einen Servomotor und ein Servogetriebe umfasst.

Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer Auslenkvorrichtung wie vorstehend beschrieben.

Vorzugsweise umfasst das Kraftfahrzeug zumindest an mindestens einer Achse jeweils zwei Auslenkvorrichtungen.

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung einer Auslenkvorrichtung wie vorstehend beschrieben in einem Kraftfahrzeug. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Auslenkvorrichtung; und

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Auslenkvorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine schmeatische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Auslenkvorrichtung 100.

Die Auslenkvorrichtung 100 umfasst eine Spindel 102, ein Gestänge 104, eine Lenkeinheit 106 und einen Servoantrieb 108.

Die Spindel 102 umfasst eine Längsachse, welche zumindest annähernd parallel zu einer Fahrzeuglängsrichtung 110 angeordnet ist.

Die Spindel 102 weist ferner ein Gewinde auf, welches sich zumindest teilweise entlang der Längsachse der Spindel 102 erstreckt.

Das Gestänge 104 umfasst vier Stangen, von denen jede Stange an den beiden Enden so schwenkbar mit je einer der anderen Stangen verbunden ist, dass ein Trapez, insbesondere ein Parallelogramm, ausgebildet ist, welches insbesondere in eine Querrichtung 112 scheren kann.

Die Querrichtung 112 verläuft zumindest annähernd senkrecht zu der Fahrzeuglängsrichtung 110 und zumindest annähernd parallel zu einer Achse 113 des Kraftfahrzeugs. Ferner umfasst das Gestänge 104 zwei Gewindeeinheiten 114, welche in das Gewinde der Spindel 102 eingreifen und durch die Rotationsbewegung der Spindel entlang der Längsachse der Spindel 102 bewegbar sind.

Die eine Gewindeeinheit 114 ist mit einer ersten Schwenkverbindung 116 zweier Stangen des Gestänges 104 verbunden, während die andere Gewindeeinheit 114 mit einer zweiten Schwenkverbindung 118 zwei Stangen des Gestänges verbunden ist.

Die erste und die zweite Schwenkverbindung 116, 118 sind entlang der Fahrzeuglängsachse 110 angeordnet.

Eine dritte Schwenkverbindung 120 ist mit einer Struktur 122 des Kraftfahrzeugs verbunden, wohingegen eine vierte Schwenkverbindung 124 über eine Verbindungsstange 126 mit einer Spurstange 128 verbunden ist.

Die dritte und die vierte Schwenkverbindung 120, 124 sind entlang der Querrichtung 112 angeordnet.

Die Spurstange 128 ist mit dem Rad 130 des Kraftfahrzeugs verbunden, welches über eine Radaufhängung 132 mit der Achse 113 des Kraftfahrzeugs verbunden ist.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 umfasst die Lenkeinheit 106 zwei Lenkstangen 134 und einen Winkeltrieb 136.

Ferner umfasst der Servoantrieb 108 ein Servogetriebe 138 und einen Servomotor 140, wobei der Servoantrieb 108 von einer Steuereinheit 142 über eine kabellose und/oder kabelgebundene Verbindung 143 ansteuerbar ist.

Der Kraftfahrzeugnutzer lenkt das Kraftfahrzeug mittels einer Lenkeinrichtung 144, welche vorzugsweise ein Lenkrad ist. Die Lenkbewegung des Nutzers wird über die Lenkeinheit 106 auf das in Fig. 1 linke Ende der Spindel 102 übertragen, wobei dieses linke Ende der Spindel 102 vorzugweise in Richtung der Fahrzeugfront weist.

Dies bedeutet, dass die vom Nutzer eingeleitete Rotationsbewegung über die Lenkeinheit 106 auf die Spindel 102 übertragen wird, welche dadurch um ihre Längsachse rotiert.

Die Rotationsbewegung der Spindel 102 bewirkt, dass Gewindeeinheiten 114, welche in das Gewinde der Spindel 102 eingreifen, sich entlagen der Längsachse der Spindel 102 bewegen, wodurch sich die erste und die zweite Schwenkverbindung 116, 118 verändern.

Ein Verändern der Schwenkverbindungen bedeutet, dass der Winkel zwischen den jeweils miteinander verbunden Stangen des Gewindes 104 verändert wird.

Die Winkelveränderung der ersten und der zweiten Schwenkverbindung 116, 118 bewirkt wiederum, dass sich auch die Winkel zwischen den an der dritten und vierten Schwenkverbindung 120, 124 verbunden Stangen des Gestänges 104 verändern.

Die translatorische Bewegung der Gewindeeinheiten 114 entlang der Längsachse Spindel 102 bewirkt somit eine Scherbewegung des Gestänges 104 in Querrichtung 112, d.h. insbesondere ein Auf- bzw. Zuscheren, wobei das Auf- und Zuscheren des Gestänges 104 abhängig ist vom Drehsinn der Lenkbewegung des Nutzers an der Lenkeinrichtung 144.

Die vierte Schwenkverbindung 124 überträgt dann die eingeleitete Bewegung über die Verbindungsstange 126 auf die Spurstange 128, welche das Rad 130 um seine Aufhängung 132 in die entsprechende Richtung auslenkt.

An dem in Fig. 1 rechten Ende der Spindel 102 setzt der Servoantrieb 108 an, dessen Servogetriebe 138 eine vom Servomotor 140 erzeugte Rotationsbewegung auf die Spindel 102 überträgt bzw. in diese einleitet, wobei das rechte Ende der Spindel 102 vorzugsweise in Richtung des Fahrzeughecks weist.

Der Servoantrieb 108 ist unabhängig von der Lenkbewegung des Nutzers von der Steuereinheit 142 ansteuerbar, so dass Fahrassistenzsysteme, wie z.B. ein Spurhalteassistent, Lenkbewegungen über die Auslenkvorrichtung 100 auf das Rad 130 übertragen können.

Dies bedeutet, dass die Auslenkung des Rades 130 mittels der Steuereinheit steuer- und/oder regelbar ist.

Ferner soll verstanden werden, dass die vom Nutzer über die Lenkeinrichtung 144 eingeleitete Lenkbewegung von dem Servoantrieb 108 hinsichtlich der aufzuwenden Lenkkraft unterstützt wird.

Sobald die Lenkbewegung über die Lenkeinheit 106 auf die Spindel 102 übertragen wird und die Spindel 102 in Rotation versetzt wird, erkennt dies der Servoantrieb 108 und unterstützt die Rotationsbewegung der Spindel 102, um den Lenkkraftaufwand des Nutzers zu reduzieren,

Vorstellbar ist auch, dass die Lenkeinrichtung 144 mit dem Servoantrieb 108 verbunden ist, wie z.B. durch eine Kabel- oder Funkverbindung, so dass die Lenkkraftunterstützung des Servoantriebs 108 unmittelbar mit dem Einsetzen der Lenkbewegung erfolgt.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Auslenkvorrichtung 100 dargestellt.

Im zweiten Ausführungsbeispiel umfasst die Lenkeinheit 106 ein Lenkmodul 146, eine kabellose und/oder kabelgebundene Verbindung 148 und einen Aktor 150.

Die Lenkbewegung an der Lenkeinrichtung 144 wird folglich von dem Steuermodul 146 erfasst und über die Verbindung 148 an den Aktor 150 übertragen, welcher entsprechend der erfassten Lenkbewegung, die Spindel 102 in Rotation um ihre Längsachse versetzt, wodurch das Rad 130 entsprechend ausgelenkt wird.

Vorstellbar ist auch hier, dass das Steuermodul 146 mit dem Servoantrieb 108 kabellos und/oder kabellos verbunden ist, so dass die Lenkbewegung des Nutzers durch den Servoantrieb 108 unterstützt wird.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Auslenkvorrichtung

102 Spindel

104 Gestänge

106 Lenkeinheit

108 Servoantrieb

110 Fahrzeuglängsrichtung

112 Querrichtung

113 Achse

114 Gewindeeinheit(en)

116 erste Schwenkverbindung

118 zweite Schwenkverbindungd

120 dritte Schwenkverbindung

122 Struktur des Kraftfahrzeugs

124 vierte Schwenkverbindung

126 Verbindungsstange

128 Spurstange

130 Rad

132 Radaufhängung

134 Lenkstangen

136 Winkeltrieb

138 Servogetriebe

140 Servomotor

142 Steuereinheit

143 Verbindung

144 Lenkeinrichtung

146 Lenkmodul

148 Verbindung

150 Aktor