Die
Erfindung betrifft ein Lenksystem mit einer Überlagerungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.The
The invention relates to a steering system with a superposition device according to the preamble
of claim 1.
Ein
gattungsgemäßes Lenksystem
mit Überlagerungsvorrichtung
ist beispielsweise aus der DE 197
23 358 A1 bekannt. Diese Überlagerungsvorrichtung weist
ein als Planetengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe auf, dessen
erster Getriebeeingang über
eine Lenkradwelle mit dem Lenkrad des Fahrzeugs und dessen zweiter
Getriebeeingang über
eine Antriebswelle mit einem Elektromotor verbunden ist. Die Drehbewegung
der Lenkradwelle und der Antriebswelle werden durch das Überlagerungsgetriebe überlagert
und über
eine Ausgangswelle zum Lenkgetriebe hin übertragen. Bei einer Ausführungsform
ist die Antriebswelle als Hohlwelle ausgebildet, die von der Lenkradwelle
durchsetzt wird. Die Lenkradwelle ist mit einer Sonnenradhülse des
Planetengetriebes und die Antriebswelle mit einem Planetenradträger des
Planetengetriebes verbunden.A generic steering system with overlay device is for example from the DE 197 23 358 A1 known. This superposition device has a superposition gear designed as a planetary gear, whose first transmission input is connected via a steering wheel shaft with the steering wheel of the vehicle and the second transmission input via a drive shaft with an electric motor. The rotational movement of the steering wheel shaft and the drive shaft are superimposed by the superposition gear and transmitted via an output shaft to the steering gear. In one embodiment, the drive shaft is designed as a hollow shaft, which is penetrated by the steering wheel shaft. The steering wheel shaft is connected to a Sonnenradhülse of the planetary gear and the drive shaft to a planet carrier of the planetary gear.
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das gattungsbildende
Lenksystem weiter zu verbessern.It
is the object of the present invention, the generic
Steering system continues to improve.
Diese
Aufgabe wird durch ein Lenksystem mit den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.These
Task is by a steering system with the features of claim
1 solved.
Aufgrund
des über
das Zug- und Druckteil am Fahrzeugaufbau bzw. an der Karosserie
abgestützten
Stators des Elektromotors treten am Lenkrad keine Rückwirkungen
auf, wenn der Rotor des Elektromotors beschleunigt bzw. verzögert wird.
Auf diese Weise lassen sich über
eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors auch Lenkwinkelbeeinflussungen
mit großen
Beträgen
der Beschleunigung des Rotors ohne wesentliche Rückwirkungen auf das Lenkrad
und somit ohne Beeinträchtigung des
Fahrkomforts durchführen.
Die Abstützung
des Stators des Elektromotors am Fahrzeugaufbau mit Hilfe des Zug-
und Druckteils verhindert dabei Drehbewegungen des Stators um die
Drehachse des Elektromotors. Andere Bewegungen des Stators relativ
zum Fahrzeugaufbau sind aber möglich,
so dass Bewegungen des zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe verlaufenden
Lenkstranges durch die Abstützung des
Stators am Fahrzeugaufbau mittels des Zug- und Druckteils nicht
blockiert werden. Solche Bewegungen des Lenkstranges können sich
beispielsweise beim Einfedern der Radfedern oder beim Drehen des Lenkstranges
durch Ungleichförmigkeiten
aufgrund von im Lenkstrang vorhandenen Kreuzgelenken ergeben. Wenn
sich der Abstand zwischen der Befestigungsstelle des Zug- und Druckteils
am Stator einerseits und der Befestigungsstelle am Fahrzeugaufbau andererseits
verändert,
kann diese Abstandsänderung
durch eine entsprechende Winkelstellungsänderung des Stators ausgeglichen
werden.by virtue of
of the over
the tensile and compressive part on the vehicle body or on the body
supported
Stators of the electric motor occur on the steering wheel no reactions
on when the rotor of the electric motor is accelerated or decelerated.
In this way can be over
a corresponding control of the electric motor and steering angle influences
with big
amounts
the acceleration of the rotor without significant repercussions on the steering wheel
and thus without affecting the
Ride comfort.
The support
the stator of the electric motor on the vehicle body with the aid of
and pressure part prevents rotational movements of the stator to the
Rotary axis of the electric motor. Other movements of the stator relative
to the vehicle body but are possible
allowing movements of the steering wheel between the steering gear and running
Lenkstranges by the support of the
Stators on the vehicle body by means of the tensile and compressive part not
be blocked. Such movements of the steering column can be
for example, during compression of the wheel springs or when turning the steering line
by irregularities
due to existing in the steering line universal joints arise. If
the distance between the attachment point of the tensile and compressive part
on the one hand and the attachment point on the vehicle body on the other
changed
can this distance change
compensated by a corresponding angular position change of the stator
become.
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Überlagerungsvorrichtung
ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.advantageous
Embodiments of the overlay device
result from the dependent claims.
Vorteilhafterweise
verläuft
das Zug- und Druckteil im Wesentlichen rechtwinkelig zur Drehachse
des Elektromotors, so dass Drehbewegungen des Stators sehr sicher
vermieden werden.advantageously,
extends
the tensile and compressive part substantially perpendicular to the axis of rotation
of the electric motor, so that rotational movements of the stator very safe
be avoided.
Das
Zug- und Druckteil ist mit seinem dem Stator des Elektromotors zugeordneten
Ende zweckmäßigerweise
im radial äußeren Bereich
des Stators befestigt. Dadurch wird eine durch die Abstandsänderung
der beiden Befestigungsstellen des Zug- und Druckteils verursachte
Winkelstellungsänderung
des Stators möglichst
klein gehalten.The
Tensile and pressure part is associated with its the stator of the electric motor
End expediently
in the radially outer region
attached to the stator. This becomes one by the change in distance
caused the two attachment points of the tensile and compressive part
Angular position change
the stator as possible
kept small.
Es
ist auch möglich,
dass das Zug- und Druckteil zumindest teilweise aus federndem und/oder
vibrationsdämpfendem
Material besteht, wodurch eine Schwingungsübertragung zwischen dem Lenkstrang
und dem Fahrzeugaufbau zumindest gedämpft wird.It
is possible, too,
that the tensile and compressive part at least partially made of resilient and / or
vibration-damping
Material exists, whereby a vibration transmission between the steering line
and the vehicle body is at least damped.
Ferner
ist es von Vorteil, wenn das Zug- und Druckteil an beiden Enden
jeweils ein Gelenkstück aufweist,
das Bewegungen des Zug- und Druckteils quer zur Längsrichtung
des Zug- und Druckteils erlaubt. Dadurch wird der Bewegungsspielraum
zwischen Lenkstrang und Fahrzeugaufbau weiter verbessert.Further
It is advantageous if the tension and compression part at both ends
each has a joint piece,
the movements of the tensile and compressive part transverse to the longitudinal direction
the tensile and compression part allowed. This will give you the freedom of movement
between the steering column and vehicle body further improved.
Das Überlagerungsgetriebe
kann ein den zweiten Getriebeeingang bildendes erstes Hohlrad ein
den Getriebeausgang bildendes zweites Hohlrad aufweisen. Die Lenkradwelle
ist dabei drehfest mit dem ersten Hohlrad verbunden und die Ausgangswelle
ist mit dem zweiten Hohlrad drehfest verbunden. Bei dieser Ausführungsform
können
die Innenverzahnung des ersten Hohlrads und die Innenverzahnung
des zweiten Hohlrads unterschiedlich viele Zähne aufweisen und ein oder
mehrere Planetenräder
des Überlagerungsgetriebes
gleichzeitig mit beiden Hohlrädern
in Eingriff stehen. Es ist hierbei ferner möglich, dass das Überlagerungsgetriebe
ein Sonnenrad aufweist, das den ersten Getriebeeingang des Überlagerungsgetriebes
bildet und mithin mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist.
Insgesamt kann durch diese Maßnahmen
eine sehr kompakte und in Axialrichtung kurz bauende Ausführungsvariante
des Planetengetriebes ist erreicht werden.The superposition gearbox
may be a first ring gear forming the second transmission input
Having the transmission output forming second ring gear. The steering wheel shaft
is rotatably connected to the first ring gear and the output shaft
is rotatably connected to the second ring gear. In this embodiment
can
the internal teeth of the first ring gear and the internal teeth
of the second ring gear have different numbers of teeth and one or
several planet wheels
of the superposition gearbox
simultaneously with both ring gears
engage. It is also possible that the superposition gear
a sun gear, which is the first transmission input of the superposition gear
forms and thus rotatably connected to the drive shaft.
Overall, through these measures
a very compact and short in the axial direction design variant
of the planetary gear is to be achieved.
Ein
einfacher Aufbau des Planetengetriebes ist dadurch erzielbar, dass
das Überlagerungsgetriebe
planetenradträgerlos
mit lose zwischen dem Sonnenrad und dem ersten Hohlrad und dem zweiten Hohlrad
angeordneten Planetenrädern
ausgeführt ist.
Die Planetenräder
sind hier lediglich durch das Sonnenrad und das erste und zweite
Hohlrad gelagert. Ein Planetenradträger mit Achsen oder Wellen zur
Lagerung der Planetenräder
ist nicht vorgesehen.A simple structure of the planetary gear can be achieved that the superposition gear planetary gear carrier is designed with loosely arranged between the sun gear and the first ring gear and the second ring gear planetary gears. The planet gears are here only through the Sun gear and the first and second ring gear stored. A planet carrier with axles or shafts for supporting the planet gears is not provided.
Bei
einer weiteren Ausführung
der Überlagerungsvorrichtung
ist das Überlagerungsgetriebe
sonnenradlos ausgeführt.
Dabei kann der erste Getriebeeingang durch ein vom Elektromotor
angetriebenes Antriebsplanetenrad des Überlagerungsgetriebes gebildet
sein. Dieses Antriebsplanetenrad wird insbesondere exzentrisch durch
eine als Exzenterwelle ausgebildete Antriebswelle angetrieben. Dadurch
ist eine weitere einfach und kostengünstig zu realisierende Bauform
des Überlagerungsgetriebes angegeben.at
another embodiment
the overlay device
is the superposition gearbox
sunless running.
In this case, the first transmission input by a from the electric motor
driven drive planetary gear of the superposition gear formed
be. This Antriebsplanetenrad is particularly eccentric
driven as an eccentric shaft drive shaft driven. Thereby
is another simple and inexpensive to implement design
of the superposition gear indicated.
Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:in the
Below are embodiments of the
Invention with reference to the attached
Drawing closer
explained.
Show it:
1 eine
blockschaltbildähnliche
Darstellung eines Lenksystems eines Fahrzeugs mit einer Überlagerungsvorrichtung, 1 a block diagram similar representation of a steering system of a vehicle with a superposition device,
2 eine
blockschaltbildähnliche
Darstellung eines Lenksystems eines Fahrzeugs mit einer ersten Ausführungsform
einer Überlagerungsvorrichtung
mit exzentrisch angetriebenem Antriebsplanetenrad, 2 1 is a block diagram similar representation of a steering system of a vehicle with a first embodiment of a superposition device with eccentrically driven Antriebsplanetenrad,
3 eine
blockschaltbildähnliche
Darstellung eines Lenksystems eines Fahrzeugs mit einer zweiten
Ausfüh rungsform
einer Überlagerungsvorrichtung
mit angetriebenem Sonnenrad, 3 1 is a block diagram similar representation of a steering system of a vehicle with a second Ausfüh tion form of a superposition device with driven sun gear,
4 eine
blockschaltbildähnliche
Darstellung eines Lenksystems eines Fahrzeugs mit einer dritten
Ausführungsform
einer Überlagerungsvorrichtung
mit angetriebenem Sonnenrad und 4 a block diagram similar representation of a steering system of a vehicle with a third embodiment of a superposition device with driven sun gear and
5 eine
perspektivische Darstellung der Abstützung eines Stators eines Elektromotors
der Überlagerungsvorrichtung
mittels eines Zug- und Druckteils. 5 a perspective view of the support of a stator of an electric motor of the superposition device by means of a tensile and compressive part.
In 1 ist
ein Lenksystem 5 mit einer Überlagerungsvorrichtung 6 eines
nicht näher
dargestellten Fahrzeugs gezeigt. Die Überlagerungsvorrichtung 6 weist
ein Überlagerungsgetriebe 7 und
einen eine ansteuerbare Stelleinrichtung bildenden Elektromotor 8 auf,
der über
ein Antriebselement 9, das beispielsgemäß von einer Antriebswelle 11 gebildet
ist, mit einem ersten Getriebeeingang 10 des Überlagerungsgetriebes 7 verbunden
ist.In 1 is a steering system 5 with an overlay device 6 a vehicle not shown in detail. The overlay device 6 has a superposition gearbox 7 and an electric motor forming a controllable adjusting device 8th up, over a drive element 9 , the example of a drive shaft 11 is formed, with a first transmission input 10 of the superposition gearbox 7 connected is.
Ein
Lenkrad 13 des Lenksystems 5 ist über eine
Lenkradwelle 14 mit einem zweiten Getriebeeingang 15 des Überlagerungsgetriebes 7 verbunden. Das Überlagerungsgetriebe 7 überlagert
die Drehbewegung des Antriebselements 9 am ersten Getriebeeingang 10 und
die Drehbewegung der Lenkradwelle 14 am zweiten Getriebeeingang 15 zu
einer überlagerten
Drehbewegung an einem Getriebeausgang 16, der über eine
Ausgangswelle 17 mit einem Lenkgetriebe 18 des
Lenksystems 5 verbunden ist. Das Lenkgetriebe 18 lenkt
die lenkbaren Fahrzeugräder 19 zur
Einstellung eines Lenkwinkels in Abhängigkeit von der durch die
Ausgangswelle 17 an das Lenkgetriebe 18 übermittelten überlagerten
Drehbewegung aus. Somit kann an den lenkbaren Fahrzeugrädern 19 durch
die Drehung des Lenkrades 13 und/oder durch den Betrieb
des Elektromotors 8 ein Lenkwinkel eingestellt werden.A steering wheel 13 of the steering system 5 is over a steering wheel shaft 14 with a second transmission input 15 of the superposition gearbox 7 connected. The superposition gearbox 7 superimposed on the rotational movement of the drive element 9 at the first transmission input 10 and the rotational movement of the steering wheel shaft 14 at the second transmission input 15 to a superimposed rotary motion at a transmission output 16 that has an output shaft 17 with a steering gear 18 of the steering system 5 connected is. The steering gear 18 steers the steerable vehicle wheels 19 for adjusting a steering angle as a function of the through the output shaft 17 to the steering gear 18 transmitted superimposed rotary motion. Thus, at the steerable vehicle wheels 19 by the rotation of the steering wheel 13 and / or by the operation of the electric motor 8th a steering angle can be adjusted.
Das
Lenksystem 5 weist ferner einen Lenkwinkelsensor 20 auf,
der eine mit dem Lenkwinkel an den lenkbaren Fahrzeugrädern 19 korrelierende Lenkwinkelgröße a erfasst
und an eine Steuereinheit 21 übermittelt. Als Lenkwinkelgröße a kommt
beispielsweise die Position einer nicht näher dargestellten Zahnstange
des Lenkgetriebes 18 in Betracht. Es versteht sich, dass
der Lenkwinkel auch direkt gemessen werden kann. Über die
Steuereinheit 21 kann die Überlagerungsvorrichtung 6 und
insbesondere der Elektromotor 8 der Überlagerungsvorrichtung 6 angesteuert
werden, um einen gewünschten Lenkwinkel
einzustellen. Dadurch, dass die Lenkwinkelgröße a erfasst wird, kann über die
Steuereinheit 21 eine Lenkwinkelregelung realisiert werden.The steering system 5 also has a steering angle sensor 20 on, the one with the steering angle to the steerable vehicle wheels 19 correlated steering angle a and detected at a control unit 21 transmitted. As a steering angle a, for example, the position of a not shown rack of the steering gear 18 into consideration. It is understood that the steering angle can also be measured directly. About the control unit 21 can the overlay device 6 and in particular the electric motor 8th the overlay device 6 be controlled to set a desired steering angle. The fact that the steering angle variable a is detected, via the control unit 21 a steering angle control can be realized.
Das Überlagerungsgetriebe 7 ist
als 3-Wellen-Planetengetriebe ausgebildet. Die erste Getriebewelle
des Planetengetriebes ist vom ersten Getriebeeingang 10,
die zweite Getriebewelle vom zweiten Getriebeeingang 15 und
die dritte Getriebewelle vom Getriebeausgang 16 gebildet.The superposition gearbox 7 is designed as a 3-shaft planetary gear. The first transmission shaft of the planetary gear is from the first transmission input 10 , the second transmission shaft from the second transmission input 15 and the third gear shaft from the transmission output 16 educated.
Ein
derartiges Lenksystem 5 mit Überlagerungsvorrichtung 6 kann
den Lenkwinkel an den lenkbaren Fahrzeugrädern 19 unabhängig von
der Stellung des Lenkrads 13 durch den Betrieb des Elektromotors 8 variieren.
Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit,
fahrerunabhängige
Lenkeingriffe durchzuführen. Beispielsweise
ist es möglich,
den Lenkwinkel an den lenkbaren Fahrzeugrädern 19 zur Stabilisierung
des Fahrzeugs in kritischen Fahrsituationen zu verändern. Mittels
der Überlagerungsvorrichtung 6 kann ferner
die Lenkübersetzung
zwischen Lenkradwinkel am Lenkrad 13 und Lenkwinkel an
den lenkbaren Fahrzeugrädern 19 parameterabhängig und
insbesondere abhängig
von der Fahrzeuglängsgeschwindigkeit
eingestellt werden.Such a steering system 5 with overlay device 6 can change the steering angle of the steerable vehicle wheels 19 regardless of the position of the steering wheel 13 by the operation of the electric motor 8th vary. This results in the possibility to carry out driver-independent steering interventions. For example, it is possible, the steering angle of the steerable vehicle wheels 19 to stabilize the vehicle in critical driving situations. By means of the overlay device 6 Furthermore, the steering ratio between steering wheel angle on the steering wheel 13 and steering angle on the steerable vehicle wheels 19 parameter-dependent and in particular be set depending on the vehicle longitudinal speed.
Der Übersicht
halber sind der Lenkwinkelsensor 20 und die Steuereinheit 21 in
den 2 bis 5 nicht dargestellt.For clarity, the steering angle sensor 20 and the control unit 21 in the 2 to 5 not shown.
Ein
erstes Ausführungsbeispiel 6a einer Überlagerungsvorrichtung 6 mit
einer ersten Ausführungsvariante 7a des Überlagerungsgetriebes 7 ist
in 2 gezeigt.A first embodiment 6a an overlay device 6 with a first embodiment 7a of the superposition gearbox 7 is in 2 shown.
Beim
der ersten Überlagerungsvorrichtung 6a aus 2 ist
die Lenkradwelle 14 mit einem ersten Hohlrad 25 des
ersten Überlagerungsgetriebes 7a drehfest
verbunden. Ein zweites Hohlrad 26 des ersten Überlagerungsgetriebes 7a ist
drehfest mit einer Ausgangswelle 17 verbunden. Somit bildet
das erste Hohlrad 25 den zweiten Getriebeeingang 15 und
das zweite Hohlrad den Getriebeausgang 16. Die Innenverzahnung
des ersten Hohlrads 25 und die Innenverzahnung des zweiten
Hohlrads 26 weisen unterschiedlich viele Zähne auf.When the first overlay device 6a out 2 is the steering wheel shaft 14 with a first ring gear 25 of the first superposition gearing 7a rotatably connected. A second ring gear 26 of the first superposition gearing 7a is non-rotatable with an output shaft 17 connected. Thus, the first ring gear forms 25 the second transmission input 15 and the second ring gear the transmission output 16 , The internal toothing of the first ring gear 25 and the internal teeth of the second ring gear 26 have different numbers of teeth.
Das
erste Überlagerungsgetriebe 7a weist des
Weiteren ein Antriebsplanetenrad 30 auf, dessen Außenverzahnung
sowohl mit der Innenverzahnung des ersten Hohlrads 25 als
auch mit der Innenverzahnung des zweiten Hohlrads 26 in
Eingriff steht.The first superposition gearbox 7a further includes a drive planetary gear 30 on whose outer teeth both with the internal teeth of the first ring gear 25 as well as with the internal teeth of the second ring gear 26 engaged.
Das
Antriebsplanetenrad 30 wird exzentrisch durch den Elektromotor 8 angetrieben.
Hierfür
ist der Rotor 31 des Elektromotors 8 über die
als Exzenterwelle 32 ausgeführte Antriebswelle 11 mit
dem Antriebsplanetenrad 30 drehfest verbunden. Die Exzentrizität der Exzenterwelle 32 ist
in 2 schematisch durch den Versatz 33 dargestellt.
Somit ist der erste Getriebeeingang 10 vom Antriebsplanetenrad 30 gebildet.The drive planetary gear 30 becomes eccentric by the electric motor 8th driven. This is the rotor 31 of the electric motor 8th about as the eccentric shaft 32 executed drive shaft 11 with the drive planetary gear 30 rotatably connected. The eccentricity of the eccentric shaft 32 is in 2 schematically by the offset 33 shown. Thus, the first transmission input 10 from the drive planetary gear 30 educated.
Die
Exzenterwelle 32 ist als Hohlwelle gestaltet, die die Lenkradwelle 14 im
Bereich eines Lenkradwellenabschnitts 35 koaxial umschließt. Der Rotor 31,
die hohlwellenartige Exzenterwelle 32 und das exzentrisch
angetriebene Antriebsplanetenrad 30 sind somit um den Lenkradwellenabschnitt 35 der Lenkradwelle 14 drehbar
gelagert. Der Elektromotor 25 kann daher als Hohlwellenmotor
bezeichnet werden.The eccentric shaft 32 is designed as a hollow shaft, which is the steering wheel shaft 14 in the area of a steering wheel shaft section 35 Coaxially encloses. The rotor 31 , the hollow shaft eccentric shaft 32 and the eccentrically driven Antriebsplanetenrad 30 are thus around the steering wheel shaft section 35 the steering wheel shaft 14 rotatably mounted. The electric motor 25 can therefore be referred to as a hollow shaft motor.
Der
Stator 36 des Elektromotors 8 ist drehbar am Rotor 31 gelagert
und über
ein Zug- und Druckteil 40 mit dem Fahrzeugaufbau 41 verbunden
und stützt sich
dadurch am Fahrzeugaufbau 41 ab. Aufgrund dieser Maßnahme entstehen
am Lenkrad 13 beim Beschleunigen oder Verzögern des
Rotors 31 keine Kraft- oder Momentenrückwirkungen.The stator 36 of the electric motor 8th is rotatable on the rotor 31 stored and a tensile and pressure part 40 with the vehicle body 41 connected and thereby relies on the vehicle body 41 from. Due to this measure arise on the steering wheel 13 when accelerating or decelerating the rotor 31 no force or momentary reactions.
Das
Zug- und Druckteil 40 ist strebenartig ausgeführt. Es
stützt
Zug- und Druckkräfte
am Fahrzeugaufbau 41 ab, die in der Erstreckungsrichtung 43 des
Zug- und Druckteils 40 vom Stator 36 ausgeübt werden.
Dadurch werden Drehbewegungen des Stators 36 um die Drehachse 44 des
Elektromotors 8 beim Beschleunigen und/oder Abbremsen des
Rotors 31 verhindert. Wie dies aus 5 hervorgeht,
erstreckt das Zug- und Druckteil 40 quer und insbesondere
rechtwinkelig zur Drehachse 44 des Elektromotors 8.The tension and compression part 40 is executed striven. It supports tensile and compressive forces on the vehicle body 41 starting in the direction of extent 43 of the tensile and compression part 40 from the stator 36 be exercised. As a result, rotational movements of the stator 36 around the axis of rotation 44 of the electric motor 8th during acceleration and / or deceleration of the rotor 31 prevented. Like this 5 shows, the tensile and compressive part extends 40 transversely and in particular at right angles to the axis of rotation 44 of the electric motor 8th ,
Das
eine, erste Ende 48 des Zug- und Druckteils 40 ist
an einer ersten Befestigungsstelle 60 am Motorgehäuse 49 des
Elektromotors 8 befestigt und über das Motorgehäuse 49 fest
mit dem Stator 36 verbunden. Das entgegengesetzte, zweite
Ende 50 des Zug- und Druckteils 40 ist an einer
zweiten Befestigungsstelle 61 am Fahrzeugaufbau 41 festgelegt.
Beide Enden 48, 50 weisen zur gelenkigen Verbindung
des Zug- und Druckteils 40 mit dem Motorgehäuse 49 bzw.
dem Fahrzeugaufbau 41 jeweils ein Gelenkstück 51 auf.
Die Gelenkstücke 51 sind
als Kugelgelenkstücke
ausgeführt
und umfassen daher jeweils eine Gelenkkugel 52, die im
Bereich des ersten Endes 48 am Motorgehäuse 49 und im Bereich des
zweiten Endes 50 am Fahrzeugaufbau 41 festgelegt
sind. Die Gelenkstücke 51 weisen
weiterhin eine Gelenkschale 53 auf, die die jeweils zugeordnete
Gelenkkugel 52 ringartig umschließen, wobei die Anlagefläche der
Gelenkschalen 53 komplementär zu der Außenfläche der Gelenkkugeln 52 ausgebildet
ist. Die beiden Gelenkschalen 53 sind über einen Verbindungsstrebe 55 des
Zug- und Druckteils 40 fest miteinander verbunden.The one, first end 48 of the tensile and compression part 40 is at a first attachment point 60 on the motor housing 49 of the electric motor 8th attached and over the motor housing 49 stuck to the stator 36 connected. The opposite, second end 50 of the tensile and compression part 40 is at a second attachment point 61 on the vehicle body 41 established. Both ends 48 . 50 have the articulated connection of the tensile and compressive part 40 with the motor housing 49 or the vehicle body 41 each a joint piece 51 on. The articulated pieces 51 are designed as ball and socket joints and therefore each include a joint ball 52 that are in the area of the first end 48 on the motor housing 49 and in the area of the second end 50 on the vehicle body 41 are fixed. The articulated pieces 51 continue to have a joint cup 53 on which the associated ball joint 52 surround annularly, wherein the contact surface of the joint shells 53 complementary to the outer surface of the joint balls 52 is trained. The two joint shells 53 are via a connecting strut 55 of the tensile and compression part 40 firmly connected.
Zur
Vermeidung oder Reduzierung von Schwingungsübertragungen vom ersten Überlagerungsgetriebe 7a zum
Fahrzeugaufbau 41 besteht das Zug- und Druckteil 40 zumindest
teilweise aus federndem und/oder schwingungsdämpfendem Material. Durch diese
Maßnahme
kann die Einkopplung von störenden
und Geräusche
verursachenden Schwingungen und Vibrationen über das Zug- und Druckteil 40 in
den Fahrzeugaufbau 41 zumindest reduziert werden.To avoid or reduce vibration transmission from the first superposition gearbox 7a to the vehicle body 41 consists of the tensile and compressive part 40 at least partially made of resilient and / or vibration damping material. By this measure, the coupling of disturbing and noise-causing vibrations and vibrations on the tensile and compressive part 40 in the vehicle body 41 at least be reduced.
Das
erste Überlagerungsgetriebe 7a sitzt
im Lenkstrang zwischen zwei Kreuzgelenken 63. Das eine
Kreuzgelenk 63 ist in der Lenkradwelle 14 und das
andere Kreuzgelenk 63 in der Ausgangswelle 17 vorgesehen.The first superposition gearbox 7a sits in the steering line between two universal joints 63 , The one universal joint 63 is in the steering wheel shaft 14 and the other universal joint 63 in the output shaft 17 intended.
Das
Lenksystem 5 mit der ersten Überlagerungsvorrichtung 6a funktioniert
wie folgt:
Beim Drehen des Lenkrades 13 wird das erste
Hohlrad 25 gedreht, wodurch das Antriebsplanetenrad 30 mitgedreht
wird. Das zweite Hohlrad 26 wird durch das mit beiden Hohlrädern 25, 26 in
Eingriff stehende Antriebsplanetenrad 30 mitgenommen und
dreht sich ebenfalls. Auf diese Weise erfolgt die Übertragung der
am Lenkrad 13 durchgeführten
Lenkbewegung zum Lenkgetriebe 18 und damit auf die lenkbaren Fahrzeugräder 19.The steering system 5 with the first overlay device 6a works as follows:
When turning the steering wheel 13 becomes the first ring gear 25 rotated, causing the Antriebsplanetenrad 30 is turned. The second ring gear 26 is through that with both ring gears 25 . 26 engaged drive planetary gear 30 taken along and also turns. In this way, the transmission takes place on the steering wheel 13 performed steering movement to the steering gear 18 and thus on the steerable vehicle wheels 19 ,
Wird
der Elektromotor 8 betrieben, erfolgt dadurch eine exzentrische
Drehbewegung des Antriebsplanetenrades 30, das sich in
beiden Hohlrädern 25, 26 abwälzt. Aufgrund
der unterschiedlichen Anzahl an Zähnen bzw. der unterschiedlichen
Profilverschiebungen der Innenverzahnungen der Hohlräder 25, 26 wird
das zweite Hohlrad 26 gegenüber dem ersten Hohlrad 25 verdreht,
wodurch sich unabhängig
von der Drehstellung des Lenkrades 13 eine Lenkwinkeländerung
ergibt.Will the electric motor 8th operated, this is done by an eccentric rotational movement of the drive planetary gear 30 that is in both ring gears 25 . 26 rolls. Due to the different number of teeth or the different profile displacements of the internal gears of the ring gears 25 . 26 becomes the second ring gear 26 across from the first ring gear 25 twisted, causing independent of the rotational position of the steering wheel 13 a steering angle change results.
Beim
Beschleunigen oder Verzögern
des Rotors 31 des Elektromotors 8 werden die dadurch am
Stator 36 auftretenden Kräfte und Momente über das
Zug- und Druckteil 40 am Fahrzeugaufbau 41 abgestützt, so
dass dabei keine oder nur unwesentliche Kraft- und Momentenrückwirkungen
am Lenkrad 13 auftreten. Das Zug- und Druckteil 40 erlaubt
aber gleichzeitig Relativbewegungen des die Lenkradwelle 14,
die Ausgangswelle 17 und das erste Überlagerungsgetriebe 7a aufweisenden
Lenkstranges gegenüber
dem Fahrzeugaufbau 41. Solche Relativbewegungen des Lenkstranges
relativ zum Fahrzeugaufbau 41 finden beispielsweise statt,
wenn die lenkbaren Fahrzeugräder 19 einfedern
oder wenn beim Drehen des Lenkrades 13 aufgrund des in
der Lenkradwelle vorhandenen Kreuzgelenks 63 Drehungleichförmigkeiten
auftreten. Die Befestigung des Zug- und Druckteils 40 an
den beiden Befestigungsstellen 60, 61 erlaubt
Relativbewegungen des ersten Überlagerungsaetriebes 7a relativ
zum Fahrzeugaufbau in Richtung der Drehachse 44 des Elektromotors 8 und
quer dazu. Entfernen sich die beiden Befestigungsstellen 60, 61 voneinander,
wird dies durch eine entsprechende Winkelstellungsänderung
des Stators 36 ausgeglichen. Um die Winkelstellungsänderung
dabei so gering wie möglich
zu halten, befindet sich der erste Befestigungsstelle 60 im
radial äuße ren Bereich
des Motorgehäuses 49 bzw.
des Stators 36. Je größer der
Abstand der ersten Befestigungsstelle 60 von der Drehachse 44 des
Elektromotors 8 ist, desto geringer sind die Winkelstellungsänderungen
des Stators 36 bei einer Abstandsänderung der beiden Befestigungsstellen 60, 61.When accelerating or decelerating the rotor 31 of the electric motor 8th They are thus at the stator 36 occurring forces and moments on the tensile and compressive part 40 on the vehicle body 41 supported, so that there are no or only insignificant force and torque effects on the steering wheel 13 occur. The tension and compression part 40 but at the same time allows relative movements of the steering wheel shaft 14 , the output shaft 17 and the first superposition gearbox 7a having Lenkstranges opposite the vehicle body 41 , Such relative movements of the steering line relative to the vehicle body 41 take place, for example, when the steerable vehicle wheels 19 spring in or when turning the steering wheel 13 due to the existing in the steering wheel shaft universal joint 63 Rotational irregularities occur. The attachment of the tension and compression part 40 at the two attachment points 60 . 61 allows relative movements of the first overlay operation 7a relative to the vehicle body in the direction of the axis of rotation 44 of the electric motor 8th and across it. Remove the two attachment points 60 . 61 from each other, this is done by a corresponding angular position change of the stator 36 balanced. In order to keep the angular position change as small as possible, there is the first attachment point 60 in the radially äuße ren area of the motor housing 49 or the stator 36 , The greater the distance of the first attachment point 60 from the axis of rotation 44 of the electric motor 8th is, the lower are the angular position changes of the stator 36 at a change in distance of the two attachment points 60 . 61 ,
3 zeigt
das Lenksystem 5 des Fahrzeugs mit einer zweiten Ausführungsform 6b der Überlagerungsvorrichtung 6,
wobei der Aufbau weitestgehend dem der ersten Überlagerungsvorrichtung 6a gemäß 2 entspricht. 3 shows the steering system 5 the vehicle with a second embodiment 6b the overlay device 6 , wherein the structure largely the same as the first overlay device 6a according to 2 equivalent.
Die
zweite Überlagerungsvorrichtung 6b unterscheidet
sich im Wesentlichen durch die Verwendung eines abgewandelten, zweiten Überlagerungsgetriebes 7b,
das in 3 in einem schematischen Schnittbild gezeigt ist.
Im Folgenden werden die Unterscheide näher erläutert.The second overlay device 6b differs essentially by the use of a modified, second superposition gearing 7b , this in 3 is shown in a schematic sectional view. The differences are explained in more detail below.
Im
Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist beim zweiten Ausführungsbeispiel 6b der Überlagerungsvorrichtung 6 der
erste Getriebeeingang 10 des zweiten Überlagerungsgetriebes 7b von einem
Sonnenrad 70 gebildet, das konzentrisch zu den beiden Hohlrädern 25, 26 des
zweiten Überlagerungsgetriebes 7b angeordnet
ist und durch die als gerade Welle 71 ausgeführte Antriebswelle 11 vom Elektromotor 25 angetrieben
werden kann. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist die gerade
Welle 71 keine Exzentrizität auf, so dass sie das Sonnenrad 70 um
die Drehachse 44 des Elektromotors 8 antreibt.
Wie auch bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
umgibt die gerade Welle 71 den Lenkradwellenabschnitt 35 koaxial.In contrast to the first embodiment, in the second embodiment 6b the overlay device 6 the first transmission input 10 of the second superposition gearing 7b from a sun wheel 70 formed, concentric with the two ring gears 25 . 26 of the second superposition gearing 7b is arranged and through which as a straight wave 71 executed drive shaft 11 from the electric motor 25 can be driven. In contrast to the first embodiment, the straight shaft 71 no eccentricity on, so they sun gear 70 around the axis of rotation 44 of the electric motor 8th drives. As with the in 1 shown first embodiment surrounds the straight shaft 71 the steering wheel shaft section 35 coaxial.
Zwischen
dem Sonnenrad 70 und den beiden Hohlrädern 25, 26 des
zweiten Überlagerungsgetriebes 7b sind
mehrere und beispielsgemäß drei Planetenräder 72 angeordnet,
deren Außenver zahnungen
zum einen mit den Innenverzahnungen der beiden Hohlräder 25, 26 und
zum anderen mit der Außenverzahnung
des Sonnenrades 70 in Eingriff stehen.Between the sun wheel 70 and the two ring gears 25 . 26 of the second superposition gearing 7b are several and beispielsgemäß three planet gears 72 arranged, the Außenver toothings on the one hand with the internal teeth of the two ring gears 25 . 26 and on the other with the external toothing of the sun gear 70 engage.
Das
zweite Überlagerungsgetriebe 7b weist keinen
Planetenträger
auf. Die Planetenräder 72 sind ohne
eine jeweilige Drehlagerung nur durch die beiden Hohlräder 25, 26 und
das Sonnenrad 70 gehalten bzw. gelagert, so dass sie sozusagen
lose zwischen den beiden Hohlrädern 25, 26 und
dem Sonnenrad 70 eingesetzt sind.The second superposition gearbox 7b has no planet carrier. The planet wheels 72 are without a respective pivot bearing only by the two ring gears 25 . 26 and the sun wheel 70 held or stored, so that they are, so to speak, loose between the two ring gears 25 . 26 and the sun wheel 70 are used.
Auch
die zweite Überlagerungsvorrichtung 6b weist
ein Zug- und Druckteil 40 auf,
dessen Aufbau und Anordnung analog zur ersten Überlagerungsvorrichtung 6a erfolgt.Also the second overlay device 6b has a tensile and compressive part 40 on, its structure and arrangement analogous to the first superposition device 6a he follows.
Die
Funktionsweise der zweiten Überlagerungsvorrichtung 6b mit
dem zweiten Überlagerungsgetriebe 7b ist
wie folgt:
Beim Drehen des Lenkrades 13 wird das erste
Hohlrad 25 gedreht. Der Elektromotor 8 erzeugt
ein Gegenmoment, das das Sonnenrad 70 festhält. Dadurch
wälzen
die Planetenräder 72 auf
dem Sonnenrad 70 ab und das zweite Hohlrad 26 wird
gedreht. Auf diese Weise erfolgt die Übertragung der am Lenkrad 13 durchgeführten Lenkbewegung
zum Lenkgetriebe 18 und damit auf die lenkbaren Fahrzeugräder 19.
Da die Innenverzahnungen der beiden Hohlräder 30, 31 eine
unterschiedliche Anzahl an Zähnen
bzw. unterschiedliche Profilverschiebungen aufweisen, wird das zweite
Hohlrad 26 gegenüber dem
ersten Hohlrad 25 verdreht, so dass eine gewünschte Übersetzung
einstellbar ist.The operation of the second overlay device 6b with the second superposition gearbox 7b is as follows:
When turning the steering wheel 13 becomes the first ring gear 25 turned. The electric motor 8th creates a counter-moment that the sun gear 70 holds. This causes the planet wheels to roll 72 on the sun wheel 70 from and the second ring gear 26 is turned. In this way, the transmission takes place on the steering wheel 13 performed steering movement to the steering gear 18 and thus on the steerable vehicle wheels 19 , As the internal gears of the two ring gears 30 . 31 have a different number of teeth or different profile displacements, the second ring gear 26 opposite the first ring gear 25 twisted so that a desired translation is adjustable.
Wird
der Elektromotor 8 betrieben, erfolgt dadurch eine Rotation
des Sonnenrades 70. Die Planetenräder 72 wälzen sich
dabei im ersten Hohlrad 25 und im zweiten Hohlrad 26 ab.
Auf grund der unterschiedlichen Anzahl an Zähnen bzw. der unterschiedlichen
Profilverschiebungen der Innenverzahnungen der Hohlräder 25, 26 wird
das zweite Hohlrad 26 gegenüber dem ersten Hohlrad 25 verdreht
wodurch unabhängig
von der Drehstellung des Lenkrades 13 eine Lenkwinkeländerung
bewirkt wird.Will the electric motor 8th operated, thereby takes place a rotation of the sun gear 70 , The planet wheels 72 wallow in the first ring gear 25 and in the second ring gear 26 from. On the basis of the different number of teeth or the different profile displacements of the internal gears of the ring gears 25 . 26 becomes the second ring gear 26 opposite the first ring gear 25 twisted thereby regardless of the rotational position of the steering wheel 13 a steering angle change is effected.
4 zeigt
eine dritte Ausführungsform 6c einer Überlagerungsvorrichtung 6 mit
einem dritten Überlagerungsgetriebe 7c.
Gegenüber
der zweiten Überlagerungsvorrichtung 6b umschließt die als
gerade Welle 71 ausgebildete Antriebswelle 11 einen Ausgangswellenabschnitt 80 der
Ausgangswelle 17 koaxial. Der Elektromotor 8 ist
dabei im Bereich zwischen dem dritten Überlagerungsgetriebe 7c und dem
Lenkgetriebe 18 angeordnet, während er bei den anderen, vorstehend
beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform im Bereich zwischen
dem Überlagerungsgetriebe 7a bzw. 7b und
dem Lenkrad 13 vorgesehen ist. Ansonsten entspricht der
Aufbau und die Funktionsweise der dritten Überlagerungsvorrichtung 6c dem
Aufbau bzw. der Funktionsweise der zweiten Überlagerungsvorrichtung 6b. 4 shows a third embodiment 6c an overlay device 6 with a third Superposition gear 7c , Opposite the second overlay device 6b encloses the as a straight wave 71 trained drive shaft 11 an output shaft portion 80 the output shaft 17 coaxial. The electric motor 8th is in the range between the third superposition gear 7c and the steering gear 18 arranged, while in the other, above-described first and second embodiments in the region between the superposition gear 7a respectively. 7b and the steering wheel 13 is provided. Otherwise corresponds to the structure and operation of the third overlay device 6c the structure and operation of the second overlay device 6b ,
Die
dritte Überlagerungsvorrichtung 6c gemäß 4 stellt
mithin eine Abwandlung der zweiten Überlagerungsvorrichtung 6b nach 3 dar.
Analog könnte
auch die erste, mit Exzenterwelle 32 und sonnenradlos ausgeführte erste Überlagerungsvorrichtung 6a abgewandelt
werden, derart dass die Exzenterwelle 32 den Ausgangswellenabschnitt 80 der Ausgangswelle 17 koaxial
umschließst.The third overlay device 6c according to 4 thus represents a modification of the second overlay device 6b to 3 Analog could also be the first, with eccentric shaft 32 and Sonnenradlos executed first overlay device 6a be modified so that the eccentric shaft 32 the output shaft portion 80 the output shaft 17 enclosed coaxially.