DE102006031290A1

DE102006031290A1 - Lenkwelle für ein Lenkrad mit feststehender Lenknabe und einem Überlagerungsgetriebe

Info

Publication number: DE102006031290A1
Application number: DE102006031290A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schmid
Original assignee: ZF Lenksysteme GmbH
Current assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Lenkwelle für ein Lenkrad mit feststehender Lenknabe (3) und einem Lenknabengetriebe (2) mit Vorgelegewelle (9), welche sich neben einem geringen Spiel des Lenknabengetriebes (2) durch eine integrierte Möglichkeit zur Überlagerung einer vom Fahrer per Lenkkranz (1) bewirkten und einer nicht vom Fahrer bewirkten Lenkung auszeichnet. Eine feststehende Lenknabe (3) ist an einer Nabenachse (26) drehfest angeordnet und weist einen konzentrisch zur Rotationsachse der Nabenachse (26) angeordneten drehbeweglichen Lenkkranz (1) auf, der drehfest mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Lenkkranzwelle (17) verbunden ist. Die Lenkkranzwelle (17) nimmt die Nabenachse (26) der feststehenden Lenknabe (3) auf. An ihrem vom Lenkkranz (1) abgewandten Ende weist die Lenkkranzwelle (17) eine Verzahnung (10) auf, die mit einem ersten Vorgelegewellenritzel (25a) in Eingriff ist. Dieses erste Vorgelegewellenritzel (25a) ist mit einem ist gemeinsam mit einem zweiten Vorgelegewellenritzel (25b) auf einer Vorgelegewelle (9) drehfest angeordnet. Das zweite Vorgelegewellenritzel (25b) ist mit einem Lenkgetriebewellenzahnrad (11) in Eingriff, welches drehfest auf einer konzentrisch zur Nabenachse (26) angeordneten Lenkgetriebewelle (5) angeordnet ist. Die Vorgelegewelle (9) ist auf einer Teilkreisbahn um die Achse der feststehenden Lenknabe (3) beweglich gelagert. So kann eine von einer Drehbewegung des Lenkkranzes (1) unabhängige Drehbewegung in die Lenkgetriebewelle (5) eingeleitet werden bzw. es ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkwelle für ein Lenkrad mit einer feststehende Lenknabe und einem Überlagerungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der Vergangenheit übliche Lenkräder für Kraftfahrzeuge bestehen zumeist lediglich aus einem Lenkkranz, welcher mittels Speichen mit einer Lenknabe verbunden ist, die ihrerseits drehfest mit einer Lenkgetriebewelle verbunden ist. Als zusätzliche Funktionselemente dieser Lenkräder sind üblicherweise Taster für die Betätigung der Hupe vorgesehen, wobei die elektrische Verbindung des Hupentasters mit feststehenden Fahrzeugkomponenten durch einfache Schleifringe erreicht wird. Seit einigen Jahren sind Lenkräder zudem serienmäßig mit Airbags ausgestattet, wobei die Signalübertragung wiederum über Schleifringe, über Wickelfedern oder auch über optoelektrische oder induktionsbasierte Vorrichtungen durchgeführt wird.

In letzter Zeit werden zusätzlich vermehrt weitere Bedienelemente, etwa zur Bedienung eines Autoradios, eines Autotelefons oder einer Multimediaeinheit am Lenkrad angeordnet. Hierdurch steigen sowohl die Menge der zu übertragenden Signale als auch die Ansprüche an die Übertragungssicherheit und Übertragungsqualität. Obwohl diese Ansprüche mit den vorstehend beschriebenen Mitteln zumeist zufriedenstellend erfüllt werden können, ist dies mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden.

Lenkräder mit mitdrehenden Lenknaben weisen prinzipbedingte Nachteile auf. Einerseits ist an diesen die Nutzung asymmetrischer Airbags nicht möglich, da der momentane Drehwinkel des Lenkrades zum Zeitpunkt der Auslösung des Airbags nicht berücksichtigt werden kann und sich die Vorteile asym metrischer Airbags daher leicht in ihr Gegenteil verkehren könnten. Andererseits ist die Integration von Anzeigen in die Lenknabe auf einfache Signallichter und beleuchtete Symbole beschränkt, da komplexere Informationen bei einer um mehr als z.B. 45° gegenüber der Neutralstellung verdrehtem Lenkkradnabe vom Fahrer nicht mehr zuverlässig erfasst werden können bzw. diesen in unzulässiger Weise vom Verkehrsgeschehen ablenken würden.

Es wurden daher Lenkräder entwickelt, welche über eine gegenüber dem Fahrzeug feststehende Lenknabe verfügen. Diese bieten grundsätzlich die Möglichkeit, sowohl asymmetrische Airbags zur Erhöhung der Insassensicherheit an diesen anzuordnen, als auch nahezu beliebige Informationsdarstellungen, beispielsweise über frei programmierbare Displays, in die feststehende Lenknabe zu integrieren. Durch eine geeignete Konstruktion kann dabei zudem eine direkte Kabelverbindung zwischen feststehenden Fahrzeugteilen und der feststehenden Lenknabe hergestellt werden, ohne auf Wickelfedern oder ähnliche Mittel zurückgreifen zu müssen.

Aus der französischen Patenschrift FR 2815 318 B1 und den dazu korrespondierenden Druckschriften EP 1 199 243 A1 und JP 2002 178 932 A ist eine feststehende Lenknabe bekannt. Der Lenkkranz dieses Lenkrades ist mittels Speichen mit einem konzentrisch um den Mittelpunkt der feststehenden Lenknabe angeordneten Ring mit Innenverzahnung verbunden, welcher mit einem darin liegenden Zahnrad kämmt, welches die Drehbewegung des Lenkkranzes auf eine Lenkgetriebewelle überträgt.

Prinzipbedingt findet hierbei eine Übersetzung der Drehbewegung des Lenkkranzes ins Schnelle statt, wodurch der Einsatz ansonsten identischer Lenkwellen und/oder Lenkgetriebe bei Fahrzeugen mit und ohne feststehender Lenknabe bei gleichem Lenkverhalten nicht möglich ist. Selbst wenn dieses akzeptiert würde, erschwert die bauartbedingt erhöhte Drehgeschwindigkeit der Lenkgetriebewelle und ein entsprechend verringertes, in die Lenkgetriebewelle einzuleitendes Drehmoment die Nutzung identischer Lenkgetriebe für Fahrzeuge mit und ohne feststehende Lenknabe.

Außerdem ist der für eine Kabeldurchführung zur feststehenden Lenknabe zur Verfügung stehende Platz recht begrenzt, wodurch sich Schwierigkeiten bei der Montage von Kabeln mit vorkonfektionierten Steckern ergeben können.

Aus der französischen Patenschrift FR 2 827 561 B1 ist ein Lenkrad mit feststehender Lenknabe bekannt, bei welchem die Drehbewegung eines Lenkkranzes über eine Hohlwelle an ein Zahnrad übertragen wird. In der Hohlwelle ist ein eine feststehende, die Lenknabe tragende Achse gelagert, die ihrerseits eine Bohrung besitzt, durch welche z.B. Kabel zur feststehenden Lenknabe geleitet werden können. Das Zahnrad der Hohlwelle kämmt mit dem Ritzel einer Vorgelegewelle, deren zweites Ritzel mit einem Zahnrad der Lenkgetriebewelle in Zahneingriff ist. Die Lenkgetriebewelle ist dabei koaxial zur Hohlwelle angeordnet.

Mit einer derartigen Konstruktion ist es möglich, eine nach Drehrichtung und Drehwinkel zur Drehung des Lenkkranzes identische Drehbewegung der Lenkgetriebewelle zu erzielen und daher z.B. identische Lenkgetriebe bei Fahrzeugausstattungen mit und ohne feststehende Lenknabe zu verwenden. Allerdings ist der für eine Kabeldurchführung zur feststehenden Lenknabe zur Verfügung stehende Raum hier sehr begrenzt.

Die kanadischen Patentschrift CA 1 318 833 offenbart eine ähnliche Lösung, welche sich jedoch durch einen erheblich vergrößerten freien Raum zur Durchführung von Kabeln zur feststehenden Lenknabe auszeichnet.

Auch die deutsche Offenlegungsschrift DE 37 37 165 A1 und die korrespondierende europäische Patentanmeldung EP 0 314 887 A1 offenbaren eine ähnliche Konstruktion sowie weitere Varianten, welche einerseits auf einer Spirale zum Festhalten der Lenknabe im Lenkrad, anderseits auf Kegelradpaaren am Umfang der Lenknabe oder auf einem schräg stehenden, auf der Lenknabe drehenden Taumelrad beruhen.

Eine gegenüber den vorgenannten Lösungen verbesserte Ausführung einer Lenkwelle für ein Lenkrad mit feststehender Lenknabe ist in den nicht vorveröffentlichten Patentanmeldungen DE 10 2006 003 430.9 , DE 10 2006 003 429.5 , DE 10 2006 003 457.0 und DE 10 2006 003 654.9 offenbart.

Das hier verwendete Lenknabengetriebe weist eine Vorgelegewelle mit einem ersten Ritzel auf, welches mit der Außenverzahnung einer mit dem Lenkkranz drehfest verbundenen Lenkkranzwelle kämmt. Ein zweites, mit dem ersten Ritzel drehfest verbundenes Ritzel der Vorgelegewelle kämmt mit einem Lenkgetriebewellenzahnrad, wobei die Lenkgetriebewelle bevorzugt koaxial zur Lenkkranzwelle angeordnet ist. Bei dieser Lösung ist nicht nur eine vergleichsweise große Kabeldurchführung zur feststehenden Lenkradnabe möglich, sondern auch ein nahezu frei wählbares Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkkranzwelle und Lenkgetriebewelle.

Durch die Koaxialität von Lenkkranzwelle und Lenkgetriebewelle sowie dem vergleichsweise geringen benötigten Bauraum ist eine weitgehend teilegleiche Auslegung von Fahrzeugmodellen mit und ohne feststehende Lenknabe möglich. Weiter kann ein sehr geringes zusätzliches Lenkspiel realisiert werden, welches zudem mit einfachen Mitteln eingestellt oder sogar selbstnachstellend ausgebildet werden kann. Schließlich ist eine Integration eines Hilfskraftantriebes für eine Servolenkung vorteilhaft dadurch möglich, dass der Servolenkungsmotor an der Vorgelegewelle angreift, die im Vergleich zu Lenkgetriebewelle und Lenkkranzwelle eine höhere Drehzahl aufweist und daher mit einem relativ niedrigeren Drehmoment zu beaufschlagen ist.

Allerdings ist es bei dieser konstruktiven Lösung bisher nicht möglich gewesen, eine zusätzliche motorische Einflussmöglichkeit auf den Lenkwinkel der Räder vorzusehen, welche unabhängig von einer Drehung des Lenkkranzes erfolgt.

Eine solche Einflussmöglichkeit ist jedoch aus zumindest zwei Gründen wünschenswert. Sie ermöglicht zumindest in gewissem Maße Lenkwinkelkorrekturen ohne Eingriff des Fahrers und ohne, dass der Lenkkranz in für den Fahrer irritierender Weise motorisch bewegt wird. Dies ist beispielsweise für Systeme mit automatischer Spurführung oder zur Spurstabilisierung sinnvoll. Hierfür genügen bereits relativ geringe Lenkwinkeländerungen der gelenkten Räder, um beispielsweise einen konstanten Abstand des Fahrzeugs von einem Seitenstreifen sicherzustellen oder das Fahrzeug durch leichte Lenkbewegungen in kritischen Fahrsituationen zu stabilisieren, um z.B. einem seitlichen Versatz des Fahrzeugs oder einer Richtungsänderung durch eine Seitenwind-Böe entgegenzuwirken.

Sie ermöglicht zudem eine automatische Anpassung der Lenkübersetzung in Abhängigkeit von bestimmten Parametern. Beispielsweise kann bei hohen Fahrgeschwindigkeiten oder geringen Drehwinkeln des Lenkkranzes eine geringe Übersetzung eingestellt werden, wodurch die Lenkung direkter anspricht und die Gefahr eines versehentlichen Verreißens des Fahrzeugs verringert und das saubere Halten der Fahrspur erleichtert wird. Umgekehrt lässt sich bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten oder mit zunehmend größerem Lenkwinkel die Übersetzung zwischen der Drehbewegung des Lenkkranzes und der Lenkgetriebewelle vergrößern und so z.B. im Rangierbetrieb oder auch im Stadtverkehr eine komfortablere Lenkung realisieren.

Allerdings sind bei einer derartigen Beeinflussung der Lenkübersetzung sehr strenge Kriterien in Bezug auf die Sicherheit im Fehlerfall zu stellen. So ist z.B. aus der DE 197 55 312 A1 eine Lenkvorrichtung für Fahrzeuge bekannt, bei welcher ein zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe angeordnetes Stellglied eine Überlagerung einer durch einen Fahrer ausgelösten Lenkbewegung mit einer weiteren Lenkbewegung erlaubt. Dieses System besteht in seiner einfachsten Form aus einer aufgetrennten Lenkwelle, in die ein Elektromotor integriert ist. Während diese Grundform für den Einsatz in einem Fahrzeug schon deshalb völlig untauglich ist, weil im Falle eines Ausfalls des Elektromotors die kinematische Verbindung zwischen Lenkrad und gelenkten Rädern aufgehoben wäre, verfügen Weiterbildungen über integrierte Planetengetriebe und eine elektromagnetische Bremsvorrichtung, welche im Fehlerfall die kinematische Kopplung des Lenkkranzes mit den gelenkten Rädern sicherstellt. Diese Lösungen sind jedoch recht aufwendig sowie teuer und benötigen einen erheblichen zusätzlichen Bauraum.

Auch die DE 197 23 358 A1 zeigt ein Überlagerungsgetriebe nach Art eines Planetengetriebes mit Selbsthemmung. Auch hier wird ein eigenes Getriebe benötigt und dementsprechend ist ein erheblicher Aufwand notwendig, welcher sich neben erhöhten Kosten auch in einem relativ hohen zusätzlichen benötigtem Bauraum und zusätzlichem Gewicht niederschlägt.

Eine weitere Lösung ist in der DE 2 359 807 A1 offenbart. Auch diese Lösung basiert auf einem Planetengetriebe, welches bei Ausfall der zusätzlichen Ansteuerung selbsthemmend ausgelegt ist, um in diesem Fall die Lenkbarkeit des Fahrzeugs zu garantieren. Auch diese Lösung setzt einen erheblichen zusätzlichen Aufwand mit entsprechenden Kosten und Bauraumbedarf voraus.

Keine dieser bekannten technischen Lösungen ist zur Integration in eine Lenkwelle mit feststehender Lenknabe geeignet. Im Fall einer derartigen Kombination wären jeweils getrennte Getriebe für die Realisierung der feststehenden Lenknabe und für die zusätzliche Lenkwinkelüberlagerung vorzusehen. Dies wäre nicht nur mit erheblichen Kosten verbunden, sondern in vielen Fällen auch durch den nur begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraum nur schwer möglich. Nicht zuletzt wäre durch die notwendige Vielzahl der beteiligten und spielbehafteten Elemente eine zufrieden stellende Integration beider Systeme in ein und dasselbe Fahrzeug nur mit besonderem Aufwand möglich.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lenkwelle für ein Lenkrad mit feststehender Lenknabe und einem Lenknabengetriebe mit Vorgelegewelle vorzustellen, welche sich neben einem geringen Spiel des Lenknabengetriebes durch eine integrierte Möglichkeit zur Überlagerung einer durch den Fahrer per Lenkkranz bewirkten Lenkung und einer nicht durch den Fahrer bewirkten Lenkung auszeichnet. Bei Ausfall oder Abschaltung des Systems soll das Fahrzeug ohne Einschränkungen durch den Fahrer lenkbar bleiben. Weiter soll die Lenkwelle so konstruiert sein, dass die Überlagerungsfunktion wahlweise auch sicher und dauerhaft unterbunden werden kann. Auf diese Weise soll eine Montage von weitestgehend gleichen Lenkwellen in Fahrzeugen mit und ohne eine Überlagerungsfunktion ermöglicht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Verwendung eines Lenknabengetriebes mit Vorgelegewelle diese aufgrund ihrer geometrischen und kinematischen Lage besonders gut geeignet ist, um einerseits eine feststehende Lenknabe zu realisieren und gleichzeitig andererseits ein Überlagerungsgetriebe zu bilden, welches eine Einleitung einer nicht durch den Fahrer mittels Lenkkranz bewirkten Lenkbewegung und/oder eine Verstellung des Übersetzungsverhältnisses ermöglicht. Durch die Funktionsintegration ist der zusätzliche konstruktive Aufwand für die Lenkwelle bei Unterbindung der Überlagerungsfunktion minimal.

Demnach geht die Erfindung von einer Lenkwelle für ein Lenkrad mit einer feststehender Lenknabe und einem Lenknabengetriebe mit Vorgelegewelle aus. Die feststehende Lenknabe ist an einer vorzugsweise mit einem Kabelkanal versehenen Nabenachse drehfest angeordnet und weist einen im Wesentlichen konzentrisch zur geometrischen Rotationsachse der Nabenachse angeordneten, drehbeweglichen Lenkkranz auf, der drehfest mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Lenkkranzwelle verbunden ist. Die Hohlwelle nimmt dabei die Nabenachse der feststehenden Lenknabe auf. An ihrem vom Lenkkranz abgewandten Ende weist die Lenkkranzwelle eine Verzahnung auf, die mit einem ersten Vorgelegewellenritzel in Eingriff ist. Dieses erste Vorgelegewellenritzel ist gemeinsam mit einem zweiten Vorgelegewellenritzel auf einer Vorgelegewelle gegeneinander drehfest angeordnet. Das zweite Vorgelegewellenritzel ist mit einem Lenkgetriebewellenzahnrad in Eingriff, welches drehfest auf einer konzentrisch zur Nabenachse angeordneten Lenkgetriebewelle angeordnet ist.

Eine derartige Anordnung ermöglicht es, eine feststehende Lenknabe mit einem zu dieser führenden Kabelkanal mit ausreichend großem Querschnitt auf besonders einfache und zuverlässige Weise zu realisieren. Weiter ermöglicht eine solche Anordnung eine in weiten Grenzen frei bestimmbare Übersetzung zwischen einem Drehwinkel des Lenkkranzes und dem sich einstellenden Drehwinkel der Lenkgetriebewelle. Weiter ist die koaxiale Anordnung der Lenkgetriebewelle mit der Nabenachse der feststehenden Lenknabe vorteilhaft.

Es sei angemerkt, dass an Stelle der beschriebenen, in Eingriff befindlichen Zahnräder selbstverständlich stets auch andere geeignete Übertragungsglieder wie etwa Zahnriemen oder Ketten Verwendung finden können, ohne den beanspruchten Schutzbereich zu verlassen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass die Vorgelegewelle auf einer Kreisteilbahn um die Achse der feststehenden Lenknabe beweglich gelagert ist.

Auf diese Weise kann mit minimalem Aufwand eine von einer Drehbewegung des Lenkkranzes unabhängige Drehbewegung in die Lenkgetriebewelle eingeleitet werden bzw. es können die beiden Drehbewegungen aus einer Drehung des Lenkkranzes durch den Fahrer und einer Drehung der Lenkgetriebewelle auf einer Kreisteilbahn bzw. Kreissektorbahn um die Nabenachse überlagert werden.

Der Begriff der Kreisteilbahn bzw. Kreissektorbahn soll dabei bevorzugt einen Teil eines Kreises von weniger als 360 Winkelgrad beschreiben und ist dadurch begründet, dass die feststehende Lenknabe an z.B. der Karosserie des Fahrzeugs festgelegt sein muss, um eine ungewolltes Mitdrehen zu verhindern. Hierfür ist im Allgemeinen ein Winkelbereich von 5 bis 20 Winkelgrad ausreichend. Dieser Winkelbereich kann auch dazu verwendet werden, um die zum Kabelkanal der feststehenden Lenknabe führenden Kabel mit feststehenden Teilen z.B. der Karosserie zu verbinden. Dies kann auf besonders einfache und vorteilhafte Weise mittels eines Kabelkanals in der Befestigung der Nabenachse realisiert werden, wobei Nabenachse und Befestigungsteil auch einstückig ausgebildet sein können.

Die Beschränkung der kreisförmigen Bewegungsbahn der Vorgelegewelle um die Nabenachse auf einen Kreissektor bzw. Teilkreis stellt in der Praxis nur eine geringe Einschränkung dar, da das Verhältnis zwischen der Rotation einer die Vorgelegewelle lagernden Lagerscheibe oder eines entsprechenden Lagersteges und der Rotation der Lenkgetriebewelle vom Verhältnis der Übersetzungen der beiden Vorgelegewellenritzel mit ihren korrespondierenden Zahnrädern abhängig ist, und somit in weiten Grenzen frei gewählt werden kann.

Sollte eine größere maximale Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf die Lenkung des Fahrzeugs gewünscht sein, um den Fahrer etwa bei Rangiervorgängen noch wirkungsvoller unterstützen zu können, kann das durch die Vorgelegewelle bzw. die Zahnradpaarungen zwischen den Ritzeln der Vorgelegewelle und der Verzahnung der Lenkkranzwelle bzw. der Lenkgetriebewelle bedingte Übersetzungsverhältnis leicht entsprechend angepasst werden. Zu beachten ist dabei lediglich, dass das Übersetzungsverhältnis der Verzahnung der Lenkkranzwelle bzw. des Lenkgetriebewellenzahnrades nicht identisch sein darf, wenn die Funktion eines Überlagerungsgetriebes erfüllt werden soll.

In einer ersten Ausgestaltung der Lenkwelle gemäß der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Getriebestufe von Lenkkranz zur Vorgelegewelle und die Getriebestufe von der Vorgelegewelle zur Lenkkranzwelle unterschiedliche Übersetzungen aufweisen.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Vorgelegewelle drehbeweglich in einer Vorgelegewellen-Lagerhülse einer Lagerscheibe gelagert, wobei die Lagerscheibe ihrerseits drehbeweglich um die Nabenachse der feststehenden Lenknabe beziehungsweise um die Lenkgetriebewelle gelagert ist.

Diese besonders einfache und daher robuste sowie ausfallsichere Ausgestaltung kann in der einfachsten Form aufgrund der geringen Drehwinkel und Drehgeschwindigkeiten sogar auf Wälzlager für die Lagerung der Lagerscheibe verzichten. Dennoch ist eine Wälzlagerung gegenüber einer Gleitlagerung hier selbstverständlich in Bezug auf Leichtgängigkeit und Spielfreiheit unter teils extremen Umgebungsbedingungen von Vorteil. Auch der jeweilige Ort der Lagerstellen kann an die Erfordernisse der konkreten Lenkwelle angepasst werden.

Für die Lagerung der Vorgelegewelle in der Lagerscheibe weist diese bevorzugt einen verdickten Bereich auf, an dem entsprechende Wälzlager zur Lagerung der Vorgelegewelle angeordnet sind. Die Lagerscheibe kann dabei als Vollscheibe ausgeführt sein, kann jedoch auch die Form eines Speichenrades aufweisen. Weiter kann sie auch aus einem drehbeweglich an der feststehenden Nabenachse gelagerten Innenteil, und an Stelle einer Vollscheibe aus einem Kreissegment oder sogar einer einzelnen, z.B. speichenförmigen radialen Strebe und einer daran angeordneten drehbaren Lagerung der Vorgelegewelle bestehen. In jedem Fall ist eine Möglichkeit zur Einleitung eines Drehmomentes vorzusehen.

Die Momenteinleitung kann grundsätzlich über beliebige bekannte Mittel bewerkstelligt werden, wobei jedoch bevorzugt eine konzentrisch zum Mittelpunkt der Lagerscheibe angeordnete Verzahnung vorgesehen ist, in die ein antreibendes Ritzel oder Zahnrad eingreift. Die Verzahnung bildet dabei bevorzugt einen geschlossenen Zahnkranz, kann jedoch auch auf nur einem Teil des Umfangs angeordnet sein. In diesem Fall ist die Rotation der Vorgelegewelle um die Achse der feststehenden Lenknabe neben der notwendigen Festlegung der feststehenden Lenknabe an einem feststehenden externen Teil auch durch das durch den Zahnkranz bestimmte Kreissegment eingeschränkt.

Wenn die Lagerscheibe drehbeweglich an der feststehenden Lenknabe und/oder an der Lenkkranzwelle und/oder an der Lenkgetriebewelle gelagert ist sowie eine Lagerscheibenverzahnung aufweist, welche mit der Antriebsverzahnung eines Motors kämmt, können sowohl die Lagerung der Lenkwelle als auch deren Antrieb besonders einfach gestaltet werden.

Die Lagerscheibe ist bevorzugt mittels eines Elektromotors drehbar, der über eine Antriebsverzahnung mit einer Lagerscheibenverzahnung im Zahneingriff ist.

Zur Realisierung einer Ausfallsicherheit ist es besonders vorteilhaft, wenn die Verzahnungspaarung zwischen der Lagerscheibenverzahnung und der Antriebsverzahnung selbsthemmend ausgebildet ist. Hierfür bieten sich bei koaxialen Achsen Schrägverzahnungen an. Weitere, für den vorliegenden Anwendungsfall besonders geeignete Verzahnungsarten werden weiter unten genauer erläutert.

Bei Ausfall des Motors oder auch bei dessen zwischenzeitlicher Inaktivität kann so auf einfache und sichere Weise verhindert werden, dass sich die Winkelposition der Lagerscheibe sowie damit auch der Vorgelegewelle ungewollt verändert und so zu unbeabsichtigten Lenkwirkungen führt. Unter der Antriebsverzahnung wird dabei nicht notwendiger Weise nur ein direkt auf einer Motorwelle sitzendes Ritzel verstanden, sondern vielmehr das Antriebselement, welches das Drehmoment des Motors in die Lagerscheibe oder dessen Getriebe einbringt.

Alternativ dazu oder zusätzlich ist es auch möglich, zwischen dem Motor und der Antriebsverzahnung eine Vorrichtung vorzusehen, welche bei Ausfall und/oder Nicht-Ansteuerung des Motors schaltbar oder inhärent eine Selbsthemmung bewirkt. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aus einem selbsthemmenden Getriebe zur Untersetzung der Motordrehzahl bestehen. Sie kann aber auch aus einer z.B. elektromagnetischen Bremsvorrichtung bestehen, welche bei Nichtansteuerung automatisch die Antriebsverzahnung bremst. Weiter ist hier jede geeignete Vorrichtung wie z.B. eine mechanische Sicherung nach Art einer Ratschenkupplung möglich.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Lagerscheibenverzahnung im Wesentlichen am äußeren radialen Rand der Lagerscheibe angeordnet ist. Auf diese Weise können der Motor und dessen Antriebsverzahnung besonders einfach integriert und der Durchmesser der Lagerscheibe auf besonders kleine Werte begrenzt werden. Weiter ist es so leicht möglich, den Motor außerhalb des Gehäuses des Lenknabengetriebes anzuordnen und lediglich eine Drehdurchführung für dessen Motorachse im Gehäuse vorzusehen. Schließlich werden durch diese Art der Einbringung des Motormomentes in die Lagerscheibe für eine Selbsthemmung besonders günstige Zahnverhältnisse zwischen der Lagerscheibenverzahnung und der Antriebsverzahnung ermöglicht.

Alternativ dazu kann die Lagerscheibenverzahnung jedoch auch vorteilhaft in einem Bereich zwischen dem inneren Rand der Lagerscheibe und der Vorgelegewellen-Lagerhülse angeordnet sein. Wenn die zur Nabenachse konzentrisch angeordnete Verzahnung beispielsweise im Bereich der Lagerung der Lagerscheibe an der Nabenachse und/oder der Lenkkranzwelle angeordnet ist, kann der Motor leicht an z.B. der feststehenden Nabenachse festgelegt und so unmittelbar in das Lenknabengetriebe integriert werden, welches einen besonders kompakten Aufbau und eine dementsprechend geringen Bauraumbedarf ermöglicht. Allerdings ergeben sich hier zumeist Zahnverhältnisse zwischen der Lagerscheibenverzahnung und der Antriebsverzahnung, die eine Selbsthemmung durch die Verzahnung zumindest erschweren, so dass gegebenenfalls alternative Mittel zur Selbsthemmung vorzusehen sind. Zudem steigen aufgrund des zumeist geringeren Durchmessers der Verzahnung die erforderlichen Antriebsmomente.

Wenn die Lagerscheibenverzahnung jedoch als Innenverzahnung ausgebildet ist und deren Durchmesser so groß gewählt wird, dass er annähernd dem Durchmesser der Vorgelegewellen-Lagerhülse entspricht, ergeben sich in den meisten Fällen aufgrund des nun wieder möglichen größeren Durchmessers der Lagerscheibenverzahnung Zahnverhältnisse zwischen der Lagerscheibenverzahnung und der Antriebsverzahnung, die eine Selbsthemmung durch die Verzahnung erlauben und den Einsatz eines Elektromotors ohne Zwischengetriebe zur Anhebung des Drehmomentes ermöglichen.

Vorstehend wurde bereits auf die Möglichkeit hingewiesen, die Verzahnungspaarung zwischen der Lagerscheibenverzahnung und der Antriebsver zahnung selbsthemmend auszuführen, um eine inhärente Sicherheit des Gesamtsystems bei Ausfall z.B. des Motors zu erreichen. Hier bietet eine Verzahnung in Form eines Schneckenradgetriebes prinzipbedingt erhebliche Vorteile vor einer z.B. ebenfalls möglichen Stirnradverzahnung oder einer Kegelradverzahnung.

Eine ähnlich gute Selbsthemmung lässt sich bei Verwendung eines Schraubenradgetriebes erreichen, wobei sich auf diese Weise zusätzlich eine erhöhte Designfreiheit und zumeist geringere Fertigungskosten erreichen lassen.

Schließlich sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass in den Pfad zwischen dem Lenkkranz und der Lenkgetriebewelle motorisch ein Drehmoment in die Lenkwelle einleitbar ist. Dazu ist es vorteilhaft, wenn, in das Überlagerungsgetriebe optional ein Hilfskraftmotor integriert ist, mit dem dieses Drehmoment in die Lenkwelle einleitbar ist. Dieser Hilfskraftmotor kann zwischen der Lagerscheibe und der Vorgelegewelle, zwischen dem Lenkkranz und der Nabe oder beispielsweise zwischen dem Gehäuse und der Lenkgetriebewelle angeordnet sein.

Da der maximale Drehwinkel der Lagerscheibe ohnehin begrenzt ist, ergeben sich keine Schwierigkeiten bei der Zuleitung der Versorgungsenergie, etwa durch Kabel eines Elektromotors. Auf diese Weise lässt sich mit geringstem baulichem Aufwand zusätzlich ein Hilfskraftmotor für eine Servounterstützung der durch den Fahrer in den Lenkkranz eingeleiteten Lenkkraft realisieren.

Sofern der Hilfskraftmotor dabei im Bereich zwischen der Vorgelegewellen-Lagerhülse und der Vorgelegewelle angeordnet ist, ergibt sich sowohl in. Hinblick auf den Bauraumbedarf als auch auf die Anordnung der Lagerung der Vorgelegewelle ein besonders günstiger Aufbau.

In jedem Fall ist es sinnvoll, in der Nabenachse einen Kabelkanal vorzusehen, der eine Zuführung von Informationen und Versorgungsenergie für z.B. frei programmierbare Displays, Bedienelemente und eine Airbag-Vorrichtung durch eine einfache, robuste und preiswerte Kabelverbindung erlaubt.

Abschießend soll noch auf einige Weiterbildungen der Erfindung eingegangen werden, die insbesondere eine Verringerung der Bauteileanzahl in Hinblick auf ansonsten weitgehend gleiche Fahrzeuge mit und ohne Ausstattung mit einem vorstehend erläuterten Überlagerungsgetriebe ermöglichen. Eine große Anzahl von Bauteilen für eine Vorrichtung verursacht bekanntermaßen aufgrund des notwendigen Logistikaufwandes für Beschaffung, Prüfung, Lagerung und Bereitstellung oft erhebliche Kosten, die zu reduzieren sind. Weiter müssen oft Fertigungs- und Montagestraßen entweder zur Fertigung verschiedener Varianten doppelt vorgehalten oder jeweils umgerüstet werden, welches sich durch kleinere Stückzahlen und Rüstzeiten kostentreibend bemerkbar macht. Schließlich ist gerade bei langlebigen Massenprodukten für viele Jahre eine Eratzteilversorgung sicherzustellen, was bei steigender Bauteileanzahl ebenfalls zu erhöhten Kosten für Logistik und Lagerhaltung führt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist daher eine Feststellvorrichtung vorgesehen, welche eine Rotation der Lagerscheibe in einem Normalbetrieb verhindert und so eine erfindungsgemäße Lenkwelle in ihrem Funktionsumfang auf eine herkömmlich Lenkwelle mit feststehender Lenknabe und gegebenenfalls Hilfskraftunterstützung reduziert. Dies könnte im einfachsten Fall durch eine Kombination aus einer schon zuvor erwähnten Selbsthemmung und/oder einer Ansteuerung des Motors erfolgen, welche zuverlässig und für den Fahrer unbeeinflussbar erfolgt.

Erheblich vorteilhafter ist es, als Feststellvorrichtung ein anderes zusätzliches mechanisches Element vorzusehen, welches durch besondere Mittel gegen eine Entfernung gesichert ist. Dies kann beispielsweise ein Schraubbolzen, Stift oder stabiler Splint sein, welcher die Lagerscheibe drehfest gegenüber der feststehenden Nabenachse festlegt. Ebenso kann z.B. durch eine dafür im Gehäuse vorzusehende Öffnung ein gehäusefestes Element in Eingriff mit der Lagerscheibenverzahnung oder der Antriebsverzahnung gebracht werden.

Unter einer Sicherung durch gesonderte Mittel soll dabei zunächst jede mechanische Sicherung verstanden werden, welche es einem normalen Nutzer des Fahrzeugs zumindest deutlich erschwert, die Feststellvorrichtung zu entfernen. Dies kann beispielsweise schon durch die Lage bzw. Erreichbarkeit der Feststellvorrichtung sichergestellt sein. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Feststellvorrichtung bei Bedarf mit verhältnismäßig geringem zeitlichen Aufwand demontierbar ist, und die besonderen Mittel gegen eine unbefugte Entfernung beispielsweise spezielle Sicherungsschrauben oder ähnliche mechanische Sicherungen sind, für welche die entsprechenden Spezialwerkzeuge vorzugsweise weder frei verkäuflich noch einfach anzufertigen sind.

Zur Verhinderung einer Ansteuerung eines durch die Feststellvorrichtung blockierten Motors ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Motor nicht in kinematischer Verbindung zu der Lagerscheibe ist. Dies kann z.B. auf einfache Weise durch Verschieben oder Abziehen eines Motorritzels erreicht werden.

Es wird jedoch zur Minimierung der Kosten und des Gewichtes bevorzugt, dass der Motor bei nicht gewünschter zusätzlicher Funktion der Lenkwelle gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung schon bei der Montage der Lenkwelle nicht montiert wird. Auf diese Weise kann bei geeigneter Auslegung der Lenkwelle an Stelle eines von außen angesetzten Motors eine Abdeckplatte mit einem entsprechenden, in die Verzahnung der Lagerscheibe eingreifenden Vorsprung auf die vorhandene Durchtrittsöffnung für das Motorritzel montiert und mittels Spezialschrauben gesichert werden.

Ebenso ist es möglich, an Stelle des Motors einen so genannten Dummy zu nutzen, der die Lagerscheibe arretiert. Die Befestigung des Dummys kann aus Sicherheitsgründen mit Hilfe von Spezialschrauben erfolgen.

Sofern der Nutzer zu einem späteren Zeitpunkt eine entsprechende Erweiterung des Funktionsumfangs seines Fahrzeugs wünscht, lässt sich durch einen einfachen Austausch der Abdeckplatte durch einen Motor und eine entsprechende Freischaltung oder Neuprogrammierung der Steuerungseinrichtung auch nachträglich der volle beschriebene Funktionsumfang erreichen.

Schließlich sei darauf hingewiesen, dass bei einer Lenkwelle gemäß der Erfindung der Lenkkranz und die Lenkgetriebewelle bevorzugt die gleiche Drehachse aufweisen.

Die Erfindung lässt sich anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. Diese zeigt eine erfindungsgemäße Lenkwelle mit feststehender Lenknabe und einem Lenknabengetriebe mit Vorgelegewelle, welches gleichzeitig ein Überlagerungsgetriebe ist.
Die in der Figur gezeigte Lenkwelle mit einem Lenknabengetriebe 2, das gleichzeitig ein Überlagerungsgetriebe ist, weist eine feststehende Lenknabe 3 auf, die drehfest mit einer Nabenachse 26 verbunden ist, welche einen Kabelkanal 4 zur Durchführung eines zur feststehenden Lenknabe 3 führenden Kabels 15 aufweist. Ein Lenkkranz 1 ist mittels zumindest einer Lenkkranzspeiche 20 drehfest mit einer Lenkkranzwelle 17 verbunden, welche über Lenkkranzwellenlagerungen 18a und 18b auf der Nabenachse 26 gelagert ist. Die Lenkkranzwelle 17 weist eine Verzahnung 10 auf, die mit einem oberen Vorgelegewellenritzel 25a kämmt.
Das obere Vorgelegewellenritzel 25a ist ebenso wie das unteres Vorgelegewellenritzel 25b drehfest auf der Vorgelegewelle 9 festgelegt, welche mit Hilfe der Vorgelegewellenlager 23a und 23b in einer Vorgelegewellen-Lagerhülse 12 gelagert ist. Diese Vorgelegewellen-Lagerhülse 12 ist Bestandteil einer Lagerscheibe 14 oder zumindest fest mit dieser verbunden. Die Lagerscheibe 14 ist ihrerseits mit Hilfe der Lagerscheibenlager 13a und 13b auf der Nabenachse 26 drehbar gelagert.
Das untere Vorgelegewellenritzel 25b kämmt mit dem Lenkgetriebewellenzahnrad 11, welches drehfest auf der Lenkgetriebewelle 5 festgelegt und mittels der Lenkgetriebewellenlager 19a und 19b gelagert ist.
Weiter weist die Lagerscheibe 14 zumindest eine Lagerscheibenverzahnung 16 auf, welche sich nach einer ersten Variante 16a am äußeren Umfang der Lagerscheibe 14 befindet, und nach einer zweiten Variante 16b aus einem innenverzahnten Zahnkranz mit einem Radius besteht, der geringfügig kleiner ist als der Abstand der Vorgelegewellen-Lagerhülse 12 vom Mittelpunkt der Lagerscheibe 14.
In beiden Varianten ist jeweils ein Elektromotor 22a, 22b oder 22c vorgesehen, wobei die Elektromotoren 22a bzw. 22c mit ihrem Antriebselement mit der Lagerscheibenverzahnung 16a am äußeren Umfang der Lagerscheibe 14 in Eingriff sind und sich in erster Linie dadurch unterscheiden, dass der Elektromotor 22a als Antriebsverzahnung 21a eine Stirnradverzahnung aufweist, während der Elektromotor 22c mit der Antriebsverzahnung 21c eine unter dem Aspekt der Selbsthemmung im Fehlerfall und der möglichen Untersetzung deutlich zu bevorzugende Schneckenrad- oder Schraubenradverzahnung aufweist.
Der mit 22b bezeichnete Elektromotor bzw. dessen Antriebsverzahnung 21b ist dagegen mit der genannten Lagerscheibenverzahnung 16b im Eingriff. Auch hier können unterschiedliche Verzahnungsarten gewählt werden, um eine gewünschte Selbsthemmung im Fehlerfall zu erreichen. Dies ist allerdings aufgrund der beengten räumlichen Verhältnisse meist schwieriger, sofern nicht auf geeignete Zwischenglieder wie etwa auf ein Zwischengetriebe oder einen Zahnriementrieb oder Kettentrieb zurückgegriffen werden soll.
Die Möglichkeit der Zwischenschaltung von Zwischengetrieben oder Zugmitteln, wie etwa eines Zahnriemens, besteht selbstverständlich auch für die Einbauorte 22a und 22c des Elektromotors.
Die Motoren 22a bzw. 22c sind grundsätzlich gut für eine Montage an der äußeren Gehäusewandung des Getriebegehäuses 28 geeignet, während der dazu alternative Motor 22b besonders einfach an der Nabenachse 26 festgelegt werden kann.
Bei unbewegtem Lenkkranz 1 ist es möglich, durch ein Betreiben des Motors 22a bzw. 22b und die Antriebsverzahnung 21a bzw. 21b die Lagerscheibe 14 um deren Mittelpunkt zu drehen. Dabei kämmt das obere Vorgelegewellenritzel 25a mit der Verzahnung der Lenkkranzwelle 10 und versetzt so die Vorgelegewelle 9 in Rotation, wodurch sich das zwangsgekoppelte untere Vorgelegewellenritzel 25b ebenfalls dreht und über das mit diesem in Eingriff befindlichen Lenkgetriebewellenzahnrad 11 die Lenkgetriebewelle 5 dreht. Wird gleichzeitig der Lenkkranz 1 gedreht, so überlagern sich beide Drehbewegungen additiv oder subtraktiv.
Bei einer elektromotorischen Verdrehung der Lagerscheibe 14 um 90 Winkelgrad wird die Vorgelegewelle 9 aufgrund des hier angenommenen Durchmesserverhältnisses zwischen dem oberem Vorgelegewellenritzel 25a und der Verzahnung 10 der Lenkkranzwelle 17 von beispielsweise 1:4 um 5/4 Umdrehungen gedreht. Bei einem hier angenommenen Durchmesserverhältnis zwischen dem unteren Vorgelegewellenritzel 25b und dem Lenkgetriebewellenzahnrad 11 von 1:1 ergibt sich eine Verdrehung der Lenkgetriebewelle 5 um –5/4 Umdrehungen abzüglich der Drehung der Lagerscheibe 14 von 90 Winkelgrad, so dass sich eine Gesamtverdrehung der Lenkgetriebewelle 5 von einer vollen Umdrehung ergibt.
Bei anderen Durchmesserverhältnissen zwischen den Vorgelegewellenritzeln 25a und 25b, der Verzahnung 10 der Lenkkranzwelle 17 und des Lenkgetriebewellenzahnrades 11 ergeben sich bei gleicher Verdrehung der Lagerscheibe 14 entsprechend andere Gesamtdrehungen der Lenkgetriebewelle 5, wobei auch eine Umkehr der Drehrichtung der Lenkgetriebewelle 5 möglich ist. Entsprechend groß sind der Auslegungsspielraum und die Möglichkeiten einer optimalen Anpassung der Lenkwelle auf die jeweiligen Anforderungen.
Zusätzlich ist die Vorgelegewelle 9 bei dem in der Figur gezeigten variantenreichen Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen Hilfskraftmotor 6 in der Lagerscheibe 14 versehen, welcher ein die Lenkkraft eines Fahrers an Lenkkranz 1 unterstützendes Drehmoment in die Lenkung einbringen kann, und so ein lenkkraftunterstütztes Lenken unabhängig von der Überlagerung der Lenkbewegung durch den Motor 22a, 22b, 22c ermöglicht.
Die Montage der Motoren 22a bzw. 22c an der Außenseite des Getriebegehäuses 28 ermöglicht dabei eine sehr vorteilhafte Außerbetriebsetzung der Funktion des Überlagerungsgetriebes. Hierfür ist lediglich der jeweilige Motor 22a bzw. 22c durch einen die Durchtrittsöffnung für die Motorenachse abdeckenden Deckel zu ersetzen, welcher über zumindest einen Vorsprung verfügt, der in die Lagerscheibenverzahnung 16a eingreift und die Lagerscheibe 14 so zuverlässig arretiert.
Unter einer Sicherung durch gesonderte Mittel soll dabei zunächst jede mechanische Sicherung verstanden werden, welche es einem normalen Nutzer des Fahrzeugs zumindest deutlich erschwert, die Feststellvorrichtung zu entfernen. Dies kann beispielsweise schon durch die Lage bzw. Erreichbarkeit der Feststellvorrichtung sichergestellt sein. Es wird jedoch bevorzugt, dass die Feststellvorrichtung 27 bei Bedarf mit verhältnismäßig geringem zeitlichen Aufwand demontierbar ist, und die besonderen Mittel gegen eine unbefugte Entfernung beispielsweise spezielle Sicherungsschrauben oder ähnliche mechanische Sicherungen sind, für welche die entsprechenden Spezialwerkzeuge vorzugsweise weder frei verkäuflich noch einfach anzufertigen sind.
Eine mechanische Feststellvorrichtung 27 ist beispielsweise durch ein zusätzliches mechanisches Element realisiert, welche durch besondere Mittel gegen eine Entfernung gesichert ist. Dies kann beispielsweise ein Schraubbolzen 27, Stift oder ein stabiler Splint sein, welcher die Lagerscheibe 14 drehfest gegenüber der feststehenden Nabenachse 3 festlegt. Ebenso kann z.B. durch eine dafür im Gehäuse 28 der Lenkwelle vorzusehende Öffnung ein gehäusefestes Element in Eingriff mit der Lagerscheibenverzahnung 16a, 16b oder der Antriebsverzahnung gebracht werden.
Auf diese Weise fallen bei Fahrzeugen, welche z.B. ohne die Funktion eines Überlagerungsgetriebes für die Lenkwelle bestellt werden, nur minimale Mehrkosten für die drehbewegliche Lagerung der Lagerscheibe 14, für die Montage des Deckes und gegebenenfalls für die Vorbereitung der Steuerungseinheit für die zusätzlich mögliche, aber nicht genutzte Funktion des Überlagerungsgetriebes, sowie eventuell Kosten für Ansteuerungskabel des nicht montierten Motors an.
Bedenkt man, dass dafür sämtliche Fahrzeuge in einer Produktionslinie bei beliebiger Reihenfolge sowie beliebigen Mengenverhältnissen weitgehend gleiche erfindungsgemäße Lenkwellen montiert werden können, die Stückzahlen für diese Lenkwellen bedeutend größer als konventionell sind, und sich eine separate Lagerhaltung und Ersatzteilbevorratung verschiedener Lenkwellen erübrigt, so erscheint der hierfür zu treibende und beschriebene konstruktive Aufwand mehr als gerechtfertigt.
Zudem kann die Option, auch später bei Bedarf die Funktion eines Überlagerungsgetriebes nachrüsten zu können, ohne dafür die Lenkwelle tauschen zu müssen, für Käufer interessant sein, die diese Funktion zwar bevorzugen, jedoch zunächst bei begrenztem Budget lieber andere Extras finanzieren möchten. Auch der Gebrauchtmarktwert des Fahrzeugs kann durch die Option einer relativ preiswerten Aufrüstung profitieren, welches sich wiederum auf die Attraktivität des Neuproduktes auswirkt.

1: Lenkkranz
2: Lenknabengetriebe
3: Feststehende Lenknabe
4: Kabelkanal
5: Lenkgetriebewelle
6: Hilfskraftmotor
7: Nicht verwendet
8: Nicht verwendet
9: Vorgelegewelle
10: Verzahnung der Lenkkranzwelle
11: Lenkgetriebewellenzahnrad
12: Vorgelegewelle-Lagerhülse
13: Lagerscheibenlager (13a oberes Lager; 13b unteres Lager)
14: Lagerscheibe
15: Zur feststehenden Lenknabe führendes Kabel
16: Lagerscheibenverzahnung (16a für den ersten oder dritten Einbauort für Motor 22a bzw. 22c; 16b für den zweiten Einbauort für Motor 22b)
17: Lenkkranzwelle
18: Lenkkranzwellenlager (18a oberes Lager; 18b unteres Lager)
19: Lenkgetriebewellenlager (19a oberes Lager; 19b unteres Lager)
20: Lenkkranzspeiche
21: Antriebsverzahnung (21a für ersten Motoreinbauort des Motors 22; 21b für zweiten Motoreinbauort des Motors 22; 21c für dritten Motoreinbauort des Motors 22)
22: Motor (22a erster Einbauort; 22b zweiter Einbauort; 22c dritter Einbauort)
23: Vorgelegewellenlager (23a oberes Lager; 23b unteres Lager)
24: Nicht verwendet
25: Vorgelegewellenritzel (25a oberes Ritzel; 25b unteres Ritzel)
26: Nabenachse
27: Feststellvorrichtung, Schraubbolzen
28: Getriebegehäuse

Claims

Lenkwelle für ein Lenkrad mit einer feststehender Lenknabe (3) und einem Lenknabengetriebe (2) mit Vorgelegewelle (9), bei welcher die feststehende Lenknabe (3) an einer Nabenachse (26) drehfest angeordnet ist und welche einen im Wesentlichen konzentrisch zur geometrischen Rotationsachse der Nabenachse (26) angeordneten, drehbeweglichen Lenkkranz (1) aufweist, welcher drehfest mit einer die Nabenachse (26) der feststehenden Lenknabe (3) aufnehmenden, als Hohlwelle ausgebildete Lenkkranzwelle (17) verbunden ist, welche an ihrem vom Lenkkranz (1) abgewandten Ende eine Verzahnung (10) aufweist, die mit einem ersten Vorgelegewellenritzel (25a) direkt oder über einen Zahnriemen oder eine Kette in Eingriff ist, das gemeinsam mit einem zweiten Vorgelegewellenritzel (25b) auf einer Vorgelegewelle (9) gegeneinander drehfest angeordnet ist, und wobei das zweite Vorgelegewellenritzel (25b) mit einem Lenkgetriebewellenzahnrad (11) in Eingriff ist, welches drehfest auf einer konzentrisch zur Nabenachse (26) angeordneten Lenkgetriebewelle (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (9) auf einer Teilkreisbahn um die Achse der feststehenden Lenknabe (3) beweglich gelagert ist.
Lenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufen von Lenkkranz (1) zur Vorgelegewelle (9) und die Getriebestufe von der Vorgelegewelle (9) zur Lenkkranzwelle (5) unterschiedliche Übersetzungen aufweisen.
Lenkwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (9) drehbeweglich in einer Vorgelegewellen-Lagerhülse (12) einer Lagerscheibe (14) gelagert ist, wobei die Lagerscheibe (14) ihrerseits drehbeweglich um die Nabenachse (26) der feststehenden Lenknabe (3) beziehungsweise um die Lenkgetriebewelle (5) gelagert ist.
Lenkwelle nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerscheibe (14) drehbeweglich an der feststehenden Lenknabe (3) und/oder an der Lenkkranzwelle (17) und/oder an der Lenkgetriebewelle (5) gelagert ist, und eine Lagerscheibenverzahnung (16a, 16b) aufweist.
Lenkwelle nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerscheibe (14) mittels eines Motors (22a, 22b, 22c) drehbar ist.
Lenkwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (22a, 22b, 22c) über eine Antriebsverzahnung (21a, 21b, 21c) mit einer Lagerscheibenverzahnung (16a, 16b) kämmt.
Lenkwelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungspaarung zwischen der Lagerscheibenverzahnung (16a, 16b) und der Antriebsverzahnung (21a, 21b, 21c) selbsthemmend ausgebildet ist.
Lenkwelle nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Motor (22a, 22b, 22c) und der Antriebsverzahnung (21a, 21b, 22c) eine Vorrichtung vorgesehen ist, welche bei Ausfall und/oder Nichtansteuerung des Motors (22a, 22b, 22c) schaltbar oder inhärent eine Selbsthemmung bewirkt.
Lenkwelle nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerscheibenverzahnung (16a) im Wesentlichen am äußeren radialen Rand der Lagerscheibe (14) angeordnet ist.
Lenkwelle nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerscheibenverzahnung (16b) in einem Bereich zwischen dem inneren Rand der Lagerscheibe (16) und der Vorgelegewellen-Lagerhülse (12) angeordnet ist.
Lenkwelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerscheibenverzahnung (16b) als Innenverzahnung ausgebildet ist.
Lenkwelle nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungspaarung zwischen der Lagerscheibenverzahnung (16a, 16b) und der Antriebsverzahnung (21a, 21b, 21c) ein Schneckenradgetriebe ist.
Lenkwelle nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungspaarung zwischen der Lagerscheibenverzahnung (16a, 16b) der Antriebsverzahnung (21a, 21b, 21c) ein Schraubenradgetriebe ist.
Lenkwelle nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Pfad zwischen Lenkkranz (1) und Lenkgetriebewelle (5) motorisch ein Drehmoment in die Lenkwelle einleitbar ist.
Lenkwelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (9) durch einen sich an der Lagerscheibe (14) abstützenden Hilfskraftmotor (6) mit einem Drehmoment beaufschlagbar ist.
Lenkwelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskraftmotor (6) im Bereich zwischen der Vorgelegewellen-Lagerhülse (12) und der Vorgelegewelle (9) angeordnet ist.
Lenkwelle nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabenachse (26) einen Kabelkanal (4) aufweist.
Lenkwelle nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feststellvorrichtung (27) vorgesehen ist, welche eine Rotation der Lagerscheibe (14) in einem Normalbetrieb verhindert.
Lenkwelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellvorrichtung (27) ein zusätzliches mechanisches Element ist.
Lenkwelle nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliches mechanisches Element (14) durch besondere Mittel gegen ein Entfernen gesichert ist.
Lenkwelle nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (22a, 22b, 22c) keine kinematischer Verbindung zu der Lagerscheibe (14) aufweist.
Lenkwelle nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (22a, 22b, 22c) nicht montiert ist, und/oder dass anstelle des Motors (22a, 22b, 22c) Dummy eingebaut ist.
Lenkwelle nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkkranz (1) und die Lenkgetriebewelle (5) die gleiche Drehachse aufweisen.