DE102005007307A1

DE102005007307A1 - Lenkung

Info

Publication number: DE102005007307A1
Application number: DE200510007307
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Münster (FH)
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2005-02-16
Publication date: 2006-08-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkung (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Hilfskrafteinrichtung und einem Lenkrad (11). Bisher ist es möglich, dass der Fahrer durch auf das Lenkrad (11) wirkende Störmomente irritiert wird. Die Erfindung hat die Aufgabe dies zukünftig zu vermeiden. Deshalb weist die Lenkung (10) erfindungsgemäß eine selbsttätige Kompensationseinrichtung (101) zur Kompensation von auf das Lenkrad (11) wirkenden Störmomenten auf.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Hilfskrafteinrichtung und einem Lenkrad.

Allgemein sind aus dem Stand der Technik Lenkungen bekannt, die mit einer Hilfskrafteinrichtung dem Fahrer das Lenken erleichtern. Außerdem sind Überlagerungslenkungen bekannt, die mit eigenen Antrieben ausgestattet sind und somit unter bestimmten Umständen sogar unabhängig vom Fahrer Lenkbewegungen durchführen können. Durch den Antrieb in der Überlagerungslenkung wird eine kurzzeitige Überhöhung oder Abschwächung eines Drehmomentes, das auf ein in eine Zahnstange eingreifendes Ritzel wirkt, erzeugt. Diese Veränderungen des Drehmomentes sind auch im Lenkrad spürbar, wodurch der Fahrer irritiert werden kann und somit eventuell falsch reagiert, so dass die Verkehrssicherheit gefährdet sein kann. Auch Fahrbahnunebenheiten oder andere Störungen, die durch die Fahrzeugräder auf das Lenkrad übertragen werden, können am Lenkrad wahrgenommen werden und den Fahrer irritieren. Bisher versucht man solche Störmomente durch Dämpfungselemente abzuschwächen. Trotzdem kann der Fahrer die Störmomente noch am Lenkrad wahrnehmen, so dass er weiterhin durch sie irritiert werden kann. Außerdem können solche Dämpfungselemente dazu führen, dass der Fahrer nicht den direkten Kontakt zur Straße spürt, wodurch er ebenfalls irritiert wird.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Lenkung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Fahrer zukünftig durch auf das Lenkrad wirkende Störmomente nicht mehr irritiert werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Lenkung der eingangs genannten Art, bei der erfindungsgemäß eine selbsttätige Kompensationseinrichtung zur Kompensation von auf das Lenkrad wirkenden Störmomenten vorgesehen ist. Die Kompensationseinrichtung gleicht auf das Lenkrad wirkende Störmomente selbsttätig aus, so dass der Fahrer zukünftig von den Störmomenten nicht mehr irritiert werden kann.

Die Kompensationseinrichtung kann eine Überlagerungslenkung mit einem eigenem Antrieb sein, wobei der Antrieb auch zur Erzeugung eines Kompensationsmomentes verwendbar ist. Folglich kann die Überlagerungslenkung zwei Funktionen erfüllen. Zum einen erleichtert sie dem Fahrer das Lenken und zum anderen kompensiert sie Störmomente am Lenkrad. Zweckmäßigerweise kann der Antrieb ein Elektromotor sein.

Bei einer mit einer hydraulischen Hilfskrafteinrichtung ausgerüsteten Lenkung ist es möglich, dass die Hilfskrafteinrichtung einen Drehschieber aufweist, auf dessen Gehäuse ein Stator des Antriebes ein Drehmoment aufbringt, das zum momentan auf ein Ritzel wirkenden Lenkmoment entgegengesetzt gerichtet ist. Dadurch wird ein die Höhe der Hilfskraft bestimmender Winkel zwischen dem Drehschiebergehäuse und einem Torsionsstab reduziert, wodurch auch die Hilfskraft verringert wird. Somit lassen sich auf einfache konstruktive Weise Störmomente kompensieren.

Zwischen dem Antrieb und dem Drehschieber kann ein Getriebe vorgesehen sein. Abhängig von der Höhe des erforderlichen Kompensationsmomentes kann das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis von eins oder von ungleich eins aufweisen.

An dem Gehäuse des Drehschiebers kann eine Verzahnung aufgebracht sein. Dann kann ein Zahnrad des zwischen dem Antrieb und dem Drehschieber vorgesehenen Getriebes in die Verzahnung eingreifen und das vom Stator des Antriebes aufgebrachte Drehmoment auf das Gehäuse des Drehschiebers übertragen.

Bei einer mit einer elektrischen Hilfskrafteinrichtung ausgerüsteten Lenkung kann ein die Hilfskraft erzeugender Elektromotor das von ihm erzeugte Lenkmoment entsprechend verändern, sobald die Überlagerungslenkung ihre Unterstützung ändert. Der vorzugsweise elektrische Antrieb der Überlagerungslenkung gibt dann an den die Hilfskraft erzeugenden Elektromotor ein entsprechendes elektrisches Signal. Wenn also die Unterstützung der Überlagerungslenkung hoch ist, dann ist die Hilfskraftunterstützung des Elektromotors entsprechend niedriger, so dass die am Lenkrad durch die Überlagerungslenkung hervorgerufene Störung kompensiert und nicht vom Fahrer wahrgenommen wird. Wenn jedoch die Unterstützung der Überlagerungslenkung nur gering ist, dann ist die vom Elektromotor erzeugte Hilfskraft entsprechend höher.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, dass der als Elektromotor ausgebildete Antrieb der Überlagerungslenkung als Generator betrieben wird, um Störmomente zu kompensieren. Dies ist eine sehr einfache und somit preiswerte Lösung, um den schon vorhandenen Antrieb für einen weiteren Zweck zu nutzen.

Wenn ein Torsionsstab eine optoelektronische Einrichtung zur Detektierung des momentanen Drehmomentes aufweist, dann können Änderungen des Drehmomentes sehr genau ermittelt und kompensiert werden. Optoelektronische Einrichtungen eignen sich besonders gut für Lenkungen mit einer elektrischen Hilfskrafteinrichtung. Sie sind aber grundsätzlich auch für Lenkungen mit einer hydraulischen Hilfskrafteinrichtung geeignet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lenkung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkung;
2 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkung.
1 zeigt eine Lenkung 10. Von einem Lenkrad 11 wird ein Drehmoment auf ein Ritzel 12, das in eine Zahnstange 13 eingreift, übertragen.
Ein Torsionsstab 14 ist in einem Drehschiebergehäuse 15 angeordnet. Ein Winkel, den der Torsionsstab 14 und das Drehschiebergehäuse 15 bilden, bestimmt die Höhe einer Hilfskraft. Je nachdem, wie weit der in dem Drehschiebergehäuse 15 befindliche Drehschieber geöffnet ist, wird ein Hilfskraftkolben 16 mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt, um die Zahnstange 13 zu bewegen.
Zwischen dem Drehschiebergehäuse 15 und dem Ritzel 12 ist ein Überlagerungsgetriebe 17 vorgesehen. Parallel zu einer Lenksäule 18 sind ein Elektromotor 19 und ein Getriebe 100 angeordnet. Das Überlagerungsgetriebe 17, der Elektromotor 19 und das Getriebe 100 bilden zusammen eine selbsttätige Kompensationseinrichtung 101 zur Kompensation von auf das Lenkrad 11 wirkenden Störmomenten.
Das Überlagerungsgetriebe 17, der Elektromotor 19 und das Getriebe 100 werden aber auch für eine Überlagerungslenkung verwendet. Somit erfüllt die Überlagerungslenkung zwei Funktionen. Erstens erleichtert sie dem Fahrer das Lenken und zweitens kompensiert sie auf das Lenkrad 11 wirkende Störmomente, die entweder von der Überlagerungslenkung selbst oder durch Fahrbahnunebenheiten oder andere äußere Einflüsse verursacht werden.
Zur Kompensation von Störmomenten wirkt der Elektromotor 19 mit seinem Stator über das Getriebe 100 auf das Drehschiebergehäuse 15.
2 zeigt eine Lenkung 20 mit einem Lenkrad 21, einem Drehschiebergehäuse 22, in dem ein Torsionsstab 23 untergebracht ist, einem Überlagerungsgetriebe 24, einem Elektromotor 25 und einem Getriebe 26.
Das Überlagerungsgetriebe 24, der Elektromotor 25 und das Getriebe 26 bilden eine Kompensationseinrichtung 29.
An dem Drehschiebergehäuse 22 ist eine Verzahnung 27 angebracht, in die ein Zahnrad des Getriebes 26 eingreift. Das Getriebe 26 wird durch einen Stator 28 des Elektromotors 25 an getrieben. Wenn der Elektromotor 25 ein Drehmoment erzeugt, um dem Fahrer das Lenken zu erleichtern, dann wirkt auf den Stator 28 das entgegengesetzte Reaktionsmoment, das über das Getriebe 26 auf das Drehschiebergehäuse 22 übertragen wird. Dadurch wird der Winkel zwischen dem Drehschiebergehäuse 22 und dem Torsionsstab 23 reduziert, so dass auch die Hilfskraftunterstützung entsprechend verringert wird. Somit kann der Fahrer den Eingriff der Überlagerungslenkung (siehe 1) nicht am Lenkrad spüren.

10: Lenkung
11: Lenkrad
12: Ritzel
13: Zahnstange
14: Torsionsstab
15: Drehschiebergehäuse
16: Hilfskraftkolben
17: Überlagerungsgetriebe
18: Lenksäule
19: Elektromotor
100: Getriebe
101: Kompensationseinrichtung
20: Lenkung
21: Lenkrad
22: Drehschiebergehäuse
23: Torsionsstab
24: Überlagerungsgetriebe
25: Elektromotor
26: Getriebe
27: Verzahnung
28: Stator
29: Kompensationseinrichtung

Claims

Lenkung (10, 20), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Hilfskrafteinrichtung und einem Lenkrad (11, 21), dadurch gekennzeichnet, dass sie eine selbsttätige Kompensationseinrichtung (101, 29) zur Kompensation von auf das Lenkrad (11, 21) wirkenden Störmomenten aufweist.
Lenkung (10, 20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung (101, 29) eine Überlagerungslenkung mit einem eigenem Antrieb ist, wobei der Antrieb auch zur Erzeugung eines Kompensationsmomentes verwendbar ist.
Lenkung (10, 20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskrafteinrichtung einen Drehschieber aufweist, auf dessen Gehäuse (15, 22) ein Stator (28) des Antriebes ein Drehmoment aufbringt, das zum momentan auf ein Ritzel (12) wirkenden Lenkmoment entgegengesetzt ist.
Lenkung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (22) des Drehschiebers eine Verzahnung (27) aufgebracht ist.
Lenkung (10, 20) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antrieb und dem Drehschieber ein Getriebe (100, 26) angeordnet ist.
Lenkung (10, 20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskrafteinrichtung einen Elektromotor aufweist, dessen Lenkmoment entsprechend veränderbar ist, sobald die Überlagerungslenkung ihre Unterstützung ändert.
Lenkung (10, 20) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Überlagerungslenkung als Generator betreibbar ist.
Lenkung (10, 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Torsionsstab (14, 23) eine optoelektronische Einrichtung zur Detektierung des momentanen Drehmomentes aufweist.