DE10015050A1

DE10015050A1 - Steer-by-wire-Lenkantrieb

Info

Publication number: DE10015050A1
Application number: DE2000115050
Authority: DE
Inventors: Hartmut Werries; Uenal Gazyakan; Johannes Kaltenbach
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-03-25
Filing date: 2000-03-25
Publication date: 2001-09-27

Abstract

Die Vorrichtung zur Betätigung eines Steer-by-wire-Lenkantriebes für ein Kraftfahrzeug, mit zwei über eine Steueranordnung vom Fahrer ansteuerbare Stellmotoren, die auf ein Stellelement einwirken, das über Spurstangen mit den Rädern verbunden ist, weist derart ausgelegte Stellmotoren auf, dass die bei Normalfahrt des Kraftfahrzeuges benötigte Leistung für die Lenkbewgungen der ihnen zugeordneten Räder erbracht werden, wobei die Steueranordnung derart ausgelegt ist, dass sie bei Park- und Rangierfahrt zusammen auf das Stellelement einwirken, um die für diese Park- und Rangierfahrt erhöhte doppelte Leistung gemeinsam zu erbringen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines Steer-by-wire-Lenkantriebes für ein Kraftfahrzeug, mit zwei über eine Steueranordnung vom Fah rer ansteuerbare Stellmotoren, die auf ein Stellelement einwirken, das über zwei an seinen Enden angeordnete Spur stangen mit den lenkbaren Rädern des Fahrzeugs verbunden ist.

Derartige Steer-by-wire-Lenkantriebe (auch Kabel- Lenkvorrichtung genannt), die ein flexibles Übertragungs mittel, z. B. einen Bowden-Zug anstelle der herkömmlichen Lenkwelle aufweisen, sind beispielsweise aus der japani schen Patentanmeldung 8-2431 bekannt. Bei diesem Steer-by wire-Lenkantrieb läßt sich die Position des Lenkrads rela tiv zur Position eines Getriebes frei wählen, wobei außer dem die Vibration des Getriebes nicht ohne weiteres auf das Lenkrad übertragen wird.

Aus der DE A 197 37 382 ist ein Steer-by-wire- Lenkantrieb bekannt, mit elektrischer Servolenkunterstüt zung, wobei eine Ausgangswelle eines Motors in der elektri schen Servolenkvorrichtung drehbar um einen Außenumfang einer Lenkstange gelagert ist und durch einen Kugelumlauf mechanismus mit der Lenkstange verbunden ist. Eine Folger rolle, zu der ein Lenkdrehmoment vom Lenkrad durch Bowden- Züge übertragen wird, ist durch Längsverzahnung mit einem Außenumfang der Ausgangswelle des Motors verbunden. Wenn die Ausgangswelle des Motors durch das zur Folgerrolle übertragene Lenkdrehmoment des Lenkrads oder durch das Aus gangsdrehmoment des Motors verdreht wird, wird die Lenk stange durch den Kugelumlaufmechanismus seitlich bewegt, um die lenkbaren Räder des Fahrzeugs zu verdrehen.

Ferner beschreibt die DE A 197 54 258 ein Verfahren zur Betätigung eines Steer-by-wire-Lenkantriebs mittels wenigstens zweier ansteuerbarer Stellmotoren und diesen nachgeschalteten Getrieben, durch welche ein mit den Rädern verbundenes Stellelement simultan antreibbar ist. Die beiden Stellmotoren sind derart unabhängig voneinander ansteuerbar, dass durch sie gleichzeitig sowohl gleichge richtete als auch entgegengesetzt gerichtete Antriebskräfte gleichen oder unterschiedlichen Betrags erzeugbar sind. Dabei können die Stellmotoren derart angesteuert werden, dass im Normalbetrieb ein Lenkeinschlag in eine Richtung nur durch Betätigen eines Stellmotors hervorgerufen wird, während simultan hierzu eine Betätigung des anderen Stell motors in die entgegengesetzte Richtung zur Erzeugung eines definierten Bremsmoments bzw. einer definierten Bremskraft erfolgt. Die Ansteuerung der beiden Stellmotoren ist hier bei derart ausgebildet, dass ein eventuell auftretendes Lenkspiel vermieden wird.

Im Normalbetrieb wird nur ein Stellmotor benötigt, so daß hier ein redundanter Motor vorhanden ist. Beim Parkie ren wird der zweite Motor zur weiteren Unterstützung ver wendet, wodurch keine Motorredundanz mehr gegeben ist.

Bei Steer-by-wire-Lenkantrieben ist aus Sicherheits gründen entweder eine mechanische Rückfallebene oder redun dante Stellmotoren erforderlich. Bei redundanten Stellmoto ren kann dann ein Teil dieser Motoren die Aufgabe des ande ren Teils in Notsituationen übernehmen. Ein Steer-by-wire- Lenkantrieb mit redundanten Stellmotoren und Einzelrad steuerung ist beispielsweise in der US 4 741 409 beschrie ben.

Im einfachsten Fall werden zwei Stellmotoren verwendet, wobei jeweils ein Stellmotor eine mit einem der lenkbaren Räder verbundene Spurstange verstellt und dadurch als Len kaktuator dient.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Motor konzept vorzuschlagen, bei dem die Stellmotoren kleiner ausgeführt sind, wodurch der Steer-by-wire-Lenkantrieb nicht nur einen geringeren Bauraumbedarf aufweist, sondern auch billiger in der Herstellung ist bei Beibehaltung der Redundanz.

Ausgehend von einer Vorrichtung zur Betätigung des Steer-by-wire-Lenkantriebs für ein Kraftfahrzeug der ein gangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist im Unteranspruch beschrieben.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass bei Normalfahrt des Kraftfahrzeuges für die dabei auftretenden Lenkbewegungen erheblich weniger Leistung durch die Stell motoren aufgebracht werden muß als bei Park- und Rangier vorgängen. Die Leistungsreduzierung beträgt ca. 50%, so dass es ausreicht, wenn die beiden Stellmotoren auf die für die Normalfahrt nötige Leistung bzw. Momentabgabe ausgelegt werden.

Die Erfindung sieht also vor, dass die Stellmotoren derart bemessen sind, dass die bei Normalfahrt des Kraft fahrzeuges benötigte Leistung für die Lenkbewegungen der ihnen zugeordneten Räder problemlos erbracht wird und dass die Steueranordnung derart ausgelegt ist, dass bei Park- und Rangierfahrt die Stellmotoren derart angesteuert wer den, dass beide zusammen die für die Park- und Rangiervor gänge erforderliche doppelte Leistung aufbringen.

Bei normaler Fahrt entsteht mit diesem Konzept eine redundante Anordnung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei in der einzigen Figur die wesentli chen Bauteile eines Steer-by-wire-Lenkantriebes dargestellt sind.

Die beiden lenkbaren Räder 1, 1' eines Kraftfahrzeuges sind über ihre Spurstangen mit einem Stellelement 4 verbun den, wobei die Spurstangen mit den Enden des Stellelemen tes 4 verbunden sind. Zwei Stellmotoren 5, 5' werden von einer Steueranordnung 2 über nicht dargestellte Leitungen angesteuert, um die vom Lenkrad ausgehenden und über eine Lenkwelle 3 der Steueranordnung übermittelten Lenkwünsche in Lenkbewegungen umzusetzen.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die beiden Stellmotoren 5, 5' derart ausgelegt sind, dass sie die bei Normalfahrt des Kraftfahrzeuges benötigte Leistung für die Lenkbewegung des ihnen zugeordneten Rades 1 oder 1' erbrin gen, die bei ungefähr 50% der für Park- und Rangiervorgän ge erforderlichen Leistung liegt. Die Steueranordnung 2 ist nun derart ausgelegt, dass sie bei Park- und Rangierfahrt des Kraftfahrzeuges die Stellmotoren 5, 5' derart ansteu ert, dass beide zusammen auf das Stellelement 4 einwirken, so dass die für die Park- und Rangierfahrt volle Leistung von 100% gemeinsam erbracht wird.

Um festzustellen, wann das Fahrzeug eine Park- und/oder Rangierfahrt ausführt, kann eine Messvorrichtung vorgesehen sein, die z. B. die Geschwindigkeit des Fahr zeugs und die Fahrtrichtung feststellt und deren Signale der Steueranordnung 2 zugeführt werden.

Bezugszeichen

1

Rad

2

Steueranordnung

3

Lenkwelle

4

Stellelement

5

Stellmotor

Claims

1. Vorrichtung zur Betätigung eines Steer-by-wire- Lenkantriebes für ein Kraftfahrzeug, mit zwei über eine Steueranordnung vom Fahrer ansteuerbare Stellmotoren, die auf ein Stellelement einwirken, das über zwei an seinen Enden angeordnete Spurstangen mit den lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeuges verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, dass die Motoren derart ausgelegt sind, dass jeder Motor die bei Normalfahrt des Kraftfahrzeuges benötigte Leistung für die Lenkbewegung erbringt und dass die Steueranordnung derart ausgelegt ist, dass sie bei Park- und Rangierfahrt die Motoren derart ansteuert, dass beide zusammen auf das Stellelement einwirken, um die dafür erforderliche erhöhte Leistung zu erbringen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Steueranordnung mit einer Messanordnung verbunden ist, die für Park- und Ran gierfahrt erforderliche Parameter, z. B. die Geschwindig keit des Fahrzeugs und die Fahrtrichtung feststellt.