DE10046167A1

DE10046167A1 - Lenkanlage

Info

Publication number: DE10046167A1
Application number: DE2000146167
Authority: DE
Inventors: Jens-Uwe Hafermalz; Helmut Knoedler
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2001-05-17

Abstract

Lenkanlage für ein Straßenfahrzeug, nach dem Steer-By-Wire-Prinzip. Damit sich das Lenkrad (1) bei stillgesetztem Fahrzeug nicht beliebig drehen lässt, ist im Wirkungsbereich zwischen dem Lenkrad (1) und dem Fahrzeug-Chassis (7) eine elektrisch betätigbare Schaltkupplung (5) vorgesehen, mit der sich das Lenkrad (1) beim Stillsetzen des Straßenfahrzeugs arretieren lässt.

Description

Die Erfindung geht von der Gattung aus, wie im unabhängigen Anspruch 1 angegeben.

Die erfindungsgemäße Lenkanlage ist vorzugsweise für Fahrzeuge gedacht, bei denen (jedenfalls bei Stillsetzung des Fahrzeugs) keine mechanische oder (auch bei abgeschalteter Hydraulikpumpe funktionierende) hydraulische Rückfallebene für die Steer-By-Wire-Lenkanlage vorhanden ist, bei denen also bei einer Störung oder beim Stillsetzen des Fahrzeugs keine mechanische oder (auch bei abgeschalteter Hydraulikpumpe funktionierende) hydraulische Zwangskopplung zwischen einer Lenkhandhabe (beispielsweise einem Lenkrad) und einem gelenkten Fahrzeugrad vorgesehen ist. Eine solche Lenkanlage ist beispielsweise aus DE 195 41 752 A1 bekannt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung beschreibt für die Lenkhandhabe eine Fixierung, welche in der Lenksäule vorhanden ist, wobei die Drehbewegung der Lenksäule durch Kuppeln mit dem Fahrzeug-Chassis verhindert wird. Die Lenksäule als direkte Lagerung der Lenkhandhabe oder ein Getriebe oder der Lenksäulen-Antrieb (zum Beispiel ein E-Motor) wird mit einer Schaltkupplung versehen, welche eines dieser Bauteile mit dem Fahrzeug-Chassis verbindet und so Drehmomente vom Lenkrad zum feststehenden Fahrzeug-Chassis überträgt. Wenn die Steer-By-Wire- Lenkanlage ausgeschaltet ist, sichert die Schaltkupplung die Drehmomentenübertragung zum Fahrzeug-Chassis und verhindert so ein Drehen des Lenkrades. Die Kupplung kann bevorzugt als federbelastete Ruhestromkupplung ausgeführt sein.

Wenn also keine hydraulische oder mechanische Rückfallebene zum Lenkgetriebe vorhanden ist, ermöglicht die Erfindung eine Positionsfixierung für die Lenkhandhabe bei ausgeschalteter Lenkanlage, so daß sich das Lenkrad fixieren lässt und damit dem Fahrer zum Beispiel beim Aussteigen und Einsteigen als Halt dienen kann.

Hinzu kommt, dass bei vielen Fahrzeugen im Lenkrad oder in der Lenksäule zum Übertragen von elektrischen oder elektronischen Signalen (zum Beispiel für einen Airbag) eine sogenannte Wickelfeder vorgesehen ist, die beschädigt werden kann, wenn sich das Lenkrad bei stillgesetztem Fahrzeug beliebig drehen lässt. Durch die Erfindung können mechanischen Beschädigungen einer solchen Wickelfeder verhindert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, deren Merkmale auch, soweit sinnvoll, miteinander kombiniert werden können.

Zeichnung

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Dabei ist von einem Aufbau ausgegangen, der bekannte Komponenten einer hydraulischen Zahnstangenhydrolenkung enthält, nämlich

- einen hydraulischen Lenksteller 6 mit einem Zylinder und einem Kolben mit Kolbenstangen, von denen eine in eine Zahnstange als Teil eines Lenkgetriebes 12 übergeht, an welche eine Spurstange 11 angelenkt ist; an der anderen Kolbenstange ist eine Spurstange 10 angelenkt; an den Spurstangen greifen nicht gezeigte Spurhebel von nicht gezeigten lenkbaren Fahrzeugrädern an,
- als Drehmoment-Übertragungsstrang eine Lenksäule 2 mit einem Lenkrad als Lenkhandhabe 1,
- ein Lenkgetriebe 12 zur Umsetzung der Drehbewegung eines Getrieberades 3 in eine Seitwärtsbewegung der Zahnstange, die zugleich Kolbenstange des hydraulischen Lenkstellers 6 ist, und
- ein Servoventil 4, das von dem Drehmoment gesteuert wird, welches von einem Motor 9 über das Getrieberad 3 auf das Lenkgetriebe 12 übertragen wird. Das Servoventil 4 (beispielsweise ein Drehschieberventil) steuert den Zu- und Abfluss von Öl über Druckleitungen 14 zum Zylinder des Lenkstellers 6. Weitere Leitungen 13 führen vom Servoventil 4 zu einem Reservoir 17 und zu einer Ölpumpe 15, die von einem Elektromotor 16 angetrieben ist. Die Ölpumpe kann auch von einem Verbrennungsmotor angetrieben sein.

Weiterhin ist eine Schaltkupplung 5 vorgesehen, die im geschlossenen Zustand die Lenksäule 2 mit dem Fahrzeug-Chassis 7 drehsteif verbindet, wenn das Fahrzeug stillgesetzt wird.

Ergänzt wird das bisher beschriebene Lenksystem durch zwei elektrische Motoren, die das Lenksystem bei geöffneter Schaltkupplung 5 zu einem Steer- by-Wire-Lenksystem machen. Der auf die Lenksäule 2 direkt oder über ein Getriebe 8a einwirkende Elektromotor 8 dient als Aktuator zur Ausübung von Dreh-Kräften auf die Lenksäule 2 und wird Lenkradaktuator genannt. Er überträgt über die Lenkhandhabe 1 auf einen das Lenksystem bedienenden Fahrer Kräfte, um dem Fahrer ein gewünschtes Lenkgefühl zu geben, wobei auch andere Parameter, beispielsweise die Kräfte an den Fahrzeugrädern mit berücksichtigt werden können.

Der andere Motor 9 dient bei geöffneter Schaltkupplung 5 als Steilmotor für das hydraulische Servoventil 4, ist also der Ventilaktuator.

Im Normalbetrieb (also bei geöffneter Schaltkupplung 5) vermittelt der gesteuerte elektrische Aktuator 8 dem Fahrer das gewünschte Fahrgefühl. Zugleich ermittelt ein nicht dargestellter Winkelsensor oberhalb der Schaltkupplung 5 die Auslenkung der Lenkhandhabe 1 und regelt entsprechend den Stellmotor 9, der das Servoventil 4 fortwährend einstellt, das wiederum den Lenksteller 6 regelt, damit dieser die Fahrzeugräder lenkt.

Bevorzugt ist der elektrische Aktuator als Elektromotor 8 und dieser als Direktantrieb für die Lenksäule 2 ausgebildet.

Beim Stillsetzen des Fahrzeugs wird die Schaltkupplung 5 automatisch geschlossen. Dadurch wird die Lenkhandhabe 1 in ihrer aktuellen Position mit dem Fahrzeug-Chassis 7 verbunden.

Die Schaltkupplung 5, die am Stirnrad 8b des Getriebes 8a angreift, kann auch direkt an der Lenksäule 2 oder direkt am Motor 8 angreifen. Die elektrischen Aktuatoren 8 und 9 können mit Rücksicht auf Redundanzerfordernisse, Spielfreiheit, Einbauprobleme und anderes auch mehrfach vorhanden sein.

Claims

1. Lenkanlage für ein Straßenfahrzeug, nach dem Steer-By-Wire-Prinzip, dadurch gekennzeichnet, dass im Wirkungsbereich zwischen einer Lenkhandhabe (1) und dem Fahrzeug-Chassis (7) eine elektrisch betätigbare Schaltkupplung (5) vorgesehen ist, mit der sich die Lenkhandhabe (1) beim Stillsetzen des Straßenfahrzeugs arretieren lässt.

2. Lenkanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (5) zwischen einer mit der Lenkhandhabe (1) gekoppelten Lenksäule (2) und dem Fahrzeug-Chassis (7) vorgesehen ist.

3. Lenkanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (5) zwischen einem Getriebe (8a), das mit einer Lenksäule (2) verbunden ist, und dem Fahrzeug-Chassis (7) vorgesehen ist.

4. Lenkanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (5) zwischen einem Elektromotor (8), der mittelbar oder unmittelbar mit einer Lenksäule (2) verbunden ist, und dem Fahrzeug- Chassis (7) vorgesehen ist.

5. Lenkanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltkupplung (5) eine federbelastete Ruhestromkupplung ist.