DE102007005148A1

DE102007005148A1 - Angle superimposition gear unit for active guidance of vehicle, has input shaft connected with steering wheel of vehicle and output shaft connected with steering wheel of vehicle and gear

Info

Publication number: DE102007005148A1
Application number: DE102007005148A
Authority: DE
Inventors: Sandor PALVÖLGYI
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2008-08-07

Abstract

The angle superimposition gear unit (16) has an input shaft connected with a steering wheel (12) of the vehicle (G-fzg), an output shaft connected with a steering gear (18) of the vehicle and gear. The gear is formed as planet gear with a sun wheel, a planet wheel coupled with a planet carrier and an internal gear, which is in contact with the planet wheel. Either the internal gear or the planet carrier forms the output of the planet gear and is connected in torque proof manner with the output shaft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit einer Aktivlenkung eines Fahrzeuges, wobei die Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit eine mit einem Lenkrad des Fahrzeugs verbundene Eingangswelle, eine mit einem Lenkgetriebe des Fahrzeugs verbundene Ausgangswelle sowie ein Getriebe aufweist, das eine Drehzahlübersetzung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle bewirkt, wobei das Getriebe einen Ausgang zum Antreiben der Ausgangswelle, einen ersten Eingang, der durch die Eingangswelle angetrieben wird, und einen zweiten Eingang, der durch einen Elektromotor angetrieben wird, umfasst.The The present invention relates to an angle superposition gear unit an active steering of a vehicle, wherein the angle superposition gear unit an input shaft connected to a steering wheel of the vehicle, a connected to a steering gear of the vehicle output shaft and a transmission having a speed ratio between the input shaft and the output shaft causes the transmission an output for driving the output shaft, a first input, which is driven by the input shaft, and a second Input, which is driven by an electric motor includes.

Zur Lenkung eines Fahrzeuges ist typischerweise eine Lenkungsanordnung vorgesehen, wobei moderne Lenkungsanordnungen ein Getriebe für eine Aktivlenkung aufweisen. Derartige Getriebe werden verwendet, um einen vom Fahrer durch Verdrehen des Lenkrads vorgegebenen Lenkwinkel auf der Grundlage eines aktuellen Fahrzustands zu korrigieren. Der jeweilige Fahrzustand kann dabei beispielsweise über Sensoren ermittelt werden, durch die die Bewegung des Fahrzeugs erfasst und in entsprechende Steuersignale umgesetzt wird.to Steering of a vehicle is typically a steering arrangement provided, with modern steering arrangements, a transmission for a Have active steering. Such transmissions are used to a predetermined by the driver by turning the steering wheel steering angle based on a current driving condition. Of the each driving condition can, for example via sensors be determined by which detects the movement of the vehicle and is converted into corresponding control signals.

Dementsprechende Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sind aus der DE 40 31 316 C2 und der US 4,751,976 bekannt.Corresponding transmissions according to the preamble of claim 1 are known from DE 40 31 316 C2 and the US 4,751,976 known.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine vereinfachte Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit zu schaffen, die eine Aktivlenkung eines Fahrzeuges verbessert und einen geringen Platzbedarf besitzt. Bevorzugt soll eine direkte Verbindung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle, d. h. eine Drehzahlübersetzung von nahezu 1:1 zwischen Eingangswelle und der Ausgangswelle vorhanden sein, wenn die Aktivlenkung nicht verwendet wird.It the object of the present invention is a simplified angle superposition gear unit to create an active steering of a vehicle and improved has a small footprint. Preferably, a direct Connection between the input shaft and the output shaft, d. H. a speed ratio of almost 1: 1 between input shaft and the output shaft may be present if the active steering is not is used.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.The Solution to this problem is inventively by the features of claim 1.

Die Erfindung sieht eine Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit einer Aktivlenkung eines Fahrzeuges vor, wobei das Getriebe der Winkelüberlagerungseinheit als Planetengetriebe mit zumindest einem Sonnenrad, zumindest einem mit einem Planetenträger gekoppelten Planetenrad und zumindest einem Hohlrad ausgebildet ist, wobei entweder das Hohlrad oder der Planetenträger den Ausgang des Planetengetriebes bildet und drehfest mit der Ausgangswelle verbunden ist.The The invention provides an angle superposition gear unit an active steering of a vehicle, wherein the transmission of the Angle superposition unit as a planetary gear with at least a sun gear, at least one with a planet carrier coupled planetary gear and formed at least one ring gear is where either the ring gear or the planet carrier forms the output of the planetary gear and rotatably connected to the output shaft connected is.

Dadurch kann die Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit kleiner und billiger als herkömmliche Getriebeeinheiten gebaut werden. Beispielsweise kann leichtes und kostengünstiges Material verwendet werden, da die Kraftübertragung jeweils an großen Durchmessern erfolgt, wobei die Kontaktkräfte gering sind und die Materialbelastung gering bleibt.Thereby can the angle superposition gear unit smaller and cheaper than conventional gear units are built. For example, lightweight and inexpensive material be used because the power transmission to each large Diameters takes place, the contact forces are low and the material load remains low.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen beschrieben.advantageous Embodiments of the invention are described in the description, the drawings and the dependent claims.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform bildet der Planetenträger den ersten Eingang und ist drehwirksam mit dem Planetenrad und der Eingangswelle verbunden, wobei das Sonnenrad den zweiten Eingang bildet und drehwirksam mit dem Planetenrad und dem Elektromotor verbunden ist und das Hohlrad den Ausgang bildet. Grundsätzlich ist es auch möglich dass das Hohlrad den ersten Eingang bildet und drehwirksam mit der Eingangswelle verbunden ist, dass das Sonnenrad den zweiten Eingang bildet und drehwirksam mit dem Planetenrad und dem Elektromotor verbunden ist und dass der Planetenträger den Ausgang bildet und drehwirksam mit dem Planetenrad verbunden ist.In A first preferred embodiment forms the planet carrier the first input and is rotationally effective with the planetary gear and the input shaft connected, wherein the sun gear forms the second input and rotationally effective connected to the planetary gear and the electric motor and the ring gear forms the exit. Basically, it is also possible that the ring gear forms the first input and rotationally effective with the Input shaft is connected to the sun gear the second input forms and rotationally effective with the planet gear and the electric motor is connected and that the planet carrier forms the output and is rotationally connected to the planetary gear.

Bevorzug ist das Getriebe als Exzentergetriebe, d. h. als reduziertes Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei das Sonnenrad durch eine Exzenterwelle mit zumindest einer Exzenterfläche gebildet wird. Dadurch wird eine Drehzahlübersetzung von nahezu 1:1 zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle erreicht, wenn der zweite Eingang nicht angetrieben wird. Darüber hinaus wird durch die Ausbildung als Exzentergetriebe eine Selbsthemmung erreicht, wenn beispielsweise der am zweiten Eingang angreifende Elektromotor ausfällt. Bei einer Ausbildung als normales Planetengetriebe ist hingegen eine entsprechende Bremseinheit erforderlich.Favor is the transmission as an eccentric gear, d. H. as a reduced planetary gear is formed, wherein the sun gear by an eccentric shaft with at least one eccentric surface is formed. This will a speed ratio of almost 1: 1 between the input shaft and the output shaft reaches when the second input is not driven becomes. In addition, by training as Exzentergetriebe achieved a self-locking, if, for example, the second input attacking electric motor fails. In a training as a normal planetary gear, however, is a corresponding brake unit required.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Planetenträger eine Trägerscheibe. Insbesondere sind an der Trägerscheibe Stifte angeordnet und insbesondere fest mit der Trägerscheibe verbunden, die mit dem Planetenrad in Eingriff sind und insbesondere in in dem Planetenrad ausgebildete Öffnungen hineinragen.In a further advantageous embodiment comprises the Planet carrier a carrier disk. Especially are arranged on the carrier disc pins and in particular firmly connected to the carrier disc, which is connected to the planetary gear are engaged and in particular in openings formed in the planetary gear protrude.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen Komponente des Exzentergetriebes eine elastische Lagerung vorgesehen ist.In Another preferred embodiment is between Component of the eccentric provided an elastic support is.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Eingangswelle und/oder die Ausgangswelle und/oder das Hohlrad koaxial zu einer gemeinsamen Achse angeordnet und um diese verdrehbar.In In another preferred embodiment, the input shaft and / or the output shaft and / or the ring gear coaxial with a arranged common axis and rotatable about this.

Die Erfindung wird im Folgenden lediglich beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigen:The The invention will now be described by way of example only with reference to the drawings described; in these show:

1 eine schematische Darstellung einer Lenkungsanordnung eines Fahrzeuges, die mit einer erfindungsgemäßem Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit ausgerüstet ist; 1 a schematic representation of a Steering arrangement of a vehicle which is equipped with an inventive angle superposition gear unit;

2 eine erste Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit; 2 a first sectional view of the angle superposition gear unit according to the invention;

3 eine zweite Schnittdarstellung der Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit aus 2 entlang der Linie 3-3; und 3 a second sectional view of the angle superposition gear unit 2 along the line 3-3; and

4 eine Exzenter-Detailansicht der Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit aus 2. 4 an eccentric detail view of the angle superposition gear unit 2 ,

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Lenkungsanordnung 10 eines Fahrzeuges gezeigt, die ein Lenkrad 12, eine Lenkgelenkwelle 14, eine Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit 16, ein Lenkgetriebe 18 und Spurstangen 20 umfasst. Das Lenkgetriebe 18, beispielsweise ein Ritzel-/Zahnstangengetriebe, wird von dem Lenkrad 12 über die Lenkgelenkwelle 14 und das Winkelüberlagerungsgetriebe 16 angetrieben. Wie weiter unten näher erläutert wird, kann durch die Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit 16 der vom Fahrer vorgegebene Lenkwinkel verändert werden, falls dies beispielsweise aufgrund des aktuellen Fahrzustands erforderlich sein sollte. Dazu ist eine Steuerung 22 vorgesehen, durch die die Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit 16 ansteuerbar ist. Die Steuerung kann dabei auf der Grundlage eines Lenkwinkelsignals und eines Lenkdrehmoment signals erfolgen, die mittels jeweiliger Lenkwinkel- bzw. Lenkdrehmomentsensoren 24 bzw. 26 erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung der Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit 16 auch auf einer erfassten Geschwindigkeit des Fahrzeuges (G_FZG) oder auf sonstigen, beispielsweise über weitere Sensoren erfassten, den aktuellen Fahrzugstand kennzeichnenden Parametern basieren.In 1 is a schematic representation of a steering arrangement 10 of a vehicle showing a steering wheel 12 , a steering shaft 14 , an angle superposition gear unit 16 , a steering gear 18 and tie rods 20 includes. The steering gear 18 For example, a pinion / rack gear, is from the steering wheel 12 over the steering shaft 14 and the angle superposition gearbox 16 driven. As will be explained in more detail below, by the angle superposition gear unit 16 the driver specified steering angle to be changed, if this should be necessary, for example, due to the current driving condition. This is a control 22 provided by the angle superposition gear unit 16 is controllable. The control can be carried out on the basis of a steering angle signal and a steering torque signal, which by means of respective Lenkwinkel- or steering torque sensors 24 respectively. 26 be generated. Alternatively or additionally, the control of the angle superposition gear unit 16 also based on a detected speed of the vehicle (G _FZG ) or on other, for example, detected by other sensors, the current Fahrzugstand characteristic parameters.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit 16 zwischen der Lenkgelenkwelle 14 und dem Lenkgetriebe 18 angeordnet. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, dass die Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit 16 an einer beliebigen Stelle zwischen dem Lenkrad 12 und dem Lenkgetriebe 18 angeordnet ist.At the in 1 illustrated embodiment, the angle superposition gear unit 16 between the steering shaft 14 and the steering gear 18 arranged. In principle, however, it is possible that the angle superposition gear unit 16 anywhere between the steering wheel 12 and the steering gear 18 is arranged.

Unter Bezugnahme auf die 2–4 wird die Winkelüberlagerungsgetriebe 16 im Folgenden näher erläutert. Die Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit 16 umfasst ein Gehäuse 30, eine Eingangswelle 32 und eine Ausgangswelle 34, wobei das Gehäuse 30 vorzugsweise drehfest innerhalb des Fahrzeuges angeordnet ist. Die Eingangswelle 32 und die Ausgangswelle 34 sind innerhalb des Gehäuses 30 um eine gemeinsame Achse B drehbar gelagert. Die Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit 16 umfasst ferner ein Exzentergetriebe 36, das drehbar um die Achse B gelagert ist, sowie einen Elektromotor 38. Wie weiter unten näher erläutert wird, kann die Winkelüberlagerungsgetriebeeinheit 16 in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden, wobei in einem ersten Betriebsmodus das Exzentergetriebe 36 nur von der Eingangswelle 32 angetrieben wird, während in einem zweiten Betriebsmodus das Exzentergetriebe 36 von der Eingangswelle 32 und dem Elektromotor 38 angetrieben wird.With reference to the 2 - 4 becomes the angle superposition gearbox 16 explained in more detail below. The angle superposition gear unit 16 includes a housing 30 , an input shaft 32 and an output shaft 34 , where the case 30 preferably rotatably disposed within the vehicle. The input shaft 32 and the output shaft 34 are inside the case 30 rotatably mounted about a common axis B. The angle superposition gear unit 16 further comprises an eccentric gear 36 , which is rotatably supported about the axis B, and an electric motor 38 , As will be explained in more detail below, the angle superposition gear unit 16 operated in two different operating modes, wherein in a first operating mode, the eccentric gear 36 only from the input shaft 32 is driven, while in a second operating mode, the eccentric 36 from the input shaft 32 and the electric motor 38 is driven.

Das Exzentergetriebe 36 umfasst ein Hohlrad 40, einen Planetensatz 45 bildende Planetenräder 42, 44, eine Trägerscheibe 46 mit Stiften 48 und eine Exzenterwelle 50, die als Doppel-Exzenterwelle ausgebildet ist. Wie aus 2 zu erkennen ist, sind die Planetenräder 42, 44 so gegenüber der Achse B in entgegengesetzten Richtungen verschoben angeordnet, dass sie um 180° gegeneinander versetzt im Hohlrad 40 abrollen, wobei sich das Planetenrad 42 um eine Achse C und das Planetenrad 44 um eine Achse D dreht.The eccentric gear 36 includes a ring gear 40 , a planetary gear set 45 forming planet gears 42 . 44 , a carrier disk 46 with pins 48 and an eccentric shaft 50 , which is designed as a double eccentric shaft. How out 2 It can be seen, are the planetary gears 42 . 44 so arranged offset relative to the axis B in opposite directions, that they offset by 180 ° from each other in the ring gear 40 Unroll, taking the planetary gear 42 about an axis C and the planetary gear 44 rotates about an axis D.

Die Trägerscheibe 46 bildet einen ersten Eingang des Exzentergetriebes 36 und ist drehfest mit der Eingangswelle 32 über eine Ritzelverzahnung verbunden. Die Exzenterwelle 50 bildet einen zweiten Eingang des Exzentergetriebes 36 und ist drehfest mit einem Rotor 52 des Elektromotors 38 verbunden. Weiterhin umfasst der Elektromotor einen Stator 54, der drehfest innerhalb des Gehäuses 30 verankert ist. Das Hohlrad 40 bildet einen Ausgang des Exzentergetriebes 36 und ist drehfest über eine Verbindungsglocke 56 mit der Ausgangswelle 34 verbunden.The carrier disk 46 forms a first input of the eccentric gear 36 and is non-rotatable with the input shaft 32 connected via a pinion gearing. The eccentric shaft 50 forms a second input of the eccentric gear 36 and is rotatable with a rotor 52 of the electric motor 38 connected. Furthermore, the electric motor comprises a stator 54 , which rotates within the housing 30 is anchored. The ring gear 40 forms an exit of the eccentric gear 36 and is non-rotatable via a connecting bell 56 with the output shaft 34 connected.

Während bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Planetenräder 42, 44 vorgesehen sind, ist es grundsätzlich auch möglich, nur ein Planetenrad vorzusehen. Die beschriebene doppelte Ausführung der Planetenräder 42, 44 ermöglicht eine gleichmäßige Drehmomentübertragung sowie einen Ausgleich der Massenkräfte und der radialen Lagerkräfte ohne zusätzliche Ausgleichselemente. Bei Verwendung nur eines Planetenrads auf einer Einzel-Exzenterwelle könnten demgegenüber beispielsweise Ausgleichsmassen auf der Exzenterwelle vorgesehen werden. Die gewünschte kinematische Funktion würde jedoch auch mit einer solchen einfachen Ausführung des Planetenrades erfüllt.While in the embodiment shown two planet gears 42 . 44 are provided, it is also possible in principle to provide only one planetary gear. The described double version of the planet wheels 42 . 44 enables a uniform torque transmission as well as a compensation of the mass forces and the radial bearing forces without additional compensation elements. By contrast, when using only one planetary gear on a single eccentric shaft, for example, balancing masses could be provided on the eccentric shaft. However, the desired kinematic function would also be met with such a simple design of the planetary gear.

An der Trägerscheibe 46 ist konzentrisch zur Achse B eine gleichmäßig verteilte Anzahl von Stiften 48 vorgesehen. Die Stifte 48 sind biegefest in der Trägerscheibe 46 verankert und verlaufen insbesondere parallel zur Achse B. Die Stifte 48 sind jeweils bevorzugt aber nicht notwendigerweise an ihrer zylindrischen Außenseite mit leicht drehbaren Hülsen 60 ausgestattet, die insbesondere über Wälzelemente 96 drehbar an den Stiften 48 gelagert sind, wie es beispielhaft aus der Detailansicht nach 4 erkennbar ist. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Stifte 48 ohne die Hülsen 60 auszubilden. Die Planetenräder 42, 44 umfassen Öffnungen 62, 64, in die jeweils eine Buchse 66, 68 eingesetzt ist, wobei jeweils eine Öffnung 62 des Planetenrads 42 mit einer Öffnung 64 des Planetenrads 44 zumindest teilweise überlappt. Jeweils ein Stift 48 erstreckt sich durch zwei hintereinander liegende Öffnungen 62, 64 hindurch, wobei die Hülsen 60 der Stifte 48 an den Buchsen 66, 68 zur Anlage kommen, wie es auf 4 zu erkennen ist. Durch die Hülsen 60 und die Buchsen 66, 68 wird der Widerstand beim Abrollen der Planetenräder 42, 44 minimiert. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass die Hülsen 60 und/oder die Buchsen 66, 68 entfallen.At the carrier disk 46 is concentric with the axis B an evenly distributed number of pins 48 intended. The pencils 48 are resistant to bending in the carrier disk 46 anchored and run in particular parallel to the axis B. The pins 48 are each preferably but not necessarily on their cylindrical outer side with easily rotatable sleeves 60 equipped, in particular via rolling elements 96 rotatable on the pins 48 are stored as it is by way of example from the detail view 4 is recognizable. In principle, however, it is also possible to use the pens 48 without the sleeves 60 train. The planet wheels 42 . 44 include openings 62 . 64 , in each case a jack 66 . 68 is inserted, wherein in each case an opening 62 of the planetary gear 42 with an opening 64 of the planetary gear 44 at least partially overlapped. One pin each 48 extends through two consecutive openings 62 . 64 through, with the sleeves 60 of the pens 48 at the jacks 66 . 68 come to the plant as it is on 4 can be seen. Through the sleeves 60 and the jacks 66 . 68 becomes the resistance when rolling off the planet gears 42 . 44 minimized. In principle, however, it is also possible that the sleeves 60 and / or the jacks 66 . 68 omitted.

Die Buchsen 66, 68 sind vorteilhafterweise elastisch in den Öffnungen 62, 64 gelagert. Die elastische Lagerung bewirkt eine Reduzierung des Einflusses der Toleranzen zwischen den Buchsen 66, 68 und den Stiften 48 bzw. den Hülsen 60. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind Elastomer-Ringe 70, 72 als elastische Elemente zwischen den Buchsen 66, 68 und den Öffnungen 62, 64 der jeweiligen Planetenräder 42, 44 vorgesehen. Die elastischen Elemente müssen jedoch nicht als O-Ringe ausgebildet sein, sondern können beispielsweise durch montierte oder einvulkanisierte Buchsen gebildet werden.The sockets 66 . 68 are advantageously elastic in the openings 62 . 64 stored. The elastic bearing causes a reduction of the influence of the tolerances between the sockets 66 . 68 and the pins 48 or the sleeves 60 , In the embodiment shown are elastomeric rings 70 . 72 as elastic elements between the bushes 66 . 68 and the openings 62 . 64 the respective planet gears 42 . 44 intended. However, the elastic elements need not be formed as O-rings, but can be formed for example by mounted or vulcanized bushes.

Die Exzenterwelle 50 ist drehbar um die Eingangswelle 32 gelagert und umfasst radial gegeneinander versetzte, ringförmige Exzenterflächen 82, 84, die konzentrisch zu einer Zentralachse C bzw. zu einer Zentralachse D angeordnet sind und Zentralöffnungen 86, 88 der jeweiligen Planetenräder 42, 44 entsprechen. Die Exzenterflächen 82, 84 sind bevorzugt aber nicht notwendigerweise mit leicht drehbaren Hülsen 98, 100 ausgestattet, die insbesondere über Wälzelemente 92, 94 drehbar an den Exzenterflächen 82, 84 gelagert sind. Die Zentralachse C der Exzenterfläche 82 ist entsprechend dem Versatz des Planetenrades 42 gegenüber der Achse B versetzt. In entsprechender Weise ist die Zentralachse D der Exzenterfläche 84, entsprechend dem Versatz des Planetenrades 44 und entgegengesetzt zur Zentralachse C, gegenüber der Achse B versetzt.The eccentric shaft 50 is rotatable about the input shaft 32 mounted and includes radially offset from each other, annular eccentric surfaces 82 . 84 which are arranged concentrically to a central axis C or to a central axis D and central openings 86 . 88 the respective planet gears 42 . 44 correspond. The eccentric surfaces 82 . 84 are preferred but not necessarily with easily rotatable sleeves 98 . 100 equipped, in particular via rolling elements 92 . 94 rotatable on the eccentric surfaces 82 . 84 are stored. The central axis C of the eccentric surface 82 is according to the offset of the planetary gear 42 offset from the axis B. In a corresponding manner, the central axis D of the eccentric surface 84 , according to the offset of the planetary gear 44 and opposite to the central axis C, offset from the axis B.

Während jedes Planetenrad 42, 44 eine Zahnzahl n_PR aufweist, besitzt das Hohlrad 40 eine Zahnzahl n_HR. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist n_PR = 35, während n_HR = 36 ist. Damit ergibt sich ein Zahnzahlverhältnis Planetenrad/Hohlrad (n_PR/n_HR = 35/36) und somit eine Übersetzung des Getriebes von i = 35/36 ≈ 0,97.While every planetary gear 42 . 44 has a number of teeth n _PR , has the ring gear 40 a number of teeth n _HR . In the illustrated embodiment, n _PR = 35, while n _HR = 36. This results in a tooth ratio planetary gear / ring gear (n _PR / n _HR = 35/36) and thus a transmission ratio of i = 35/36 ≈ 0.97.

Wie bereits beschrieben treibt in dem ersten Betriebsmodus nur die Eingangswelle 32 das Exzentergetriebe 36 an, während die Exzenterwelle 50 still steht. Die Kraftübertragung erfolgt durch die Eingangswelle 32 an die Trägerscheibe 46 und über die Stifte 48 an die Planetenräder 42, 44. Von diesen wird die eingeleitete Kraft über das Hohlrad 40 und die Verbindungsglocke 56 an die Ausgangswelle 34 weiter übertragen.As already described, only the input shaft drives in the first operating mode 32 the eccentric gear 36 on, while the eccentric shaft 50 stands still. The power transmission takes place through the input shaft 32 to the carrier disk 46 and about the pins 48 to the planet wheels 42 . 44 , Of these, the force introduced via the ring gear 40 and the connecting bell 56 to the output shaft 34 continue to transmit.

Treibt die Eingangswelle 32 die Trägerscheibe 46 und die Stifte 48 im Uhrzeigersinn an, so drehen sich die Planetenräder 42, 44 ebenfalls in dieser Richtung und treiben auch das Hohlrad 40 im Uhrzeigersinn an. Dabei übertragen nicht alle Stifte 48 die Eingangskraft auf die Planetenräder 42, 44, sondern nur die Stifte 48, die gerade mit den Buchsen 66, 68 in Kontakt stehen. In der in 3 dargestellten Stellung des Planetenrads 44 kann beispielsweise nur der ganz links dargestellte Stift 48 die volle Kraft auf die Buchse 68 übertragen, während die jeweils um 45° nach oben bzw. unten versetzten zwei Stifte 48 entsprechend ihrer Winkellage nur einen Teil der eingeleiteten Kraft weiterleiten können. Die auftretenden Kräfte werden dabei durch die beschriebene elastische Lagerung der Buchsen 66, 68 besser auf die jeweils aktiven Stifte 48 verteilt. Alle anderen Stifte 48 übertragen in dieser Stellung keine Kraft.Drives the input shaft 32 the carrier disk 46 and the pins 48 clockwise, the planetary gears rotate 42 . 44 also in this direction and also drive the ring gear 40 clockwise. Not all pens transfer 48 the input force on the planetary gears 42 . 44 but only the pins 48 that just with the jacks 66 . 68 stay in contact. In the in 3 shown position of the planetary gear 44 For example, only the pen on the far left can be used 48 the full force on the socket 68 while each offset by 45 ° up or down two pins 48 according to their angular position can forward only a portion of the initiated force. The forces are caused by the described elastic mounting of the bushes 66 . 68 better on the respective active pins 48 distributed. All other pens 48 do not transmit any force in this position.

In dem ersten Betriebsmodus dreht das Hohlrad 40 und dadurch die Ausgangswelle 34 mit einer gegenüber der Eingangsdrehzahl (ω_EIN) nur geringfügig verringerten Ausgangsdrehzahl (ω_AUS), nämlich mit ωAUS = ωEIN·(1 – 1/nPR) In the first mode of operation, the ring gear rotates 40 and thereby the output shaft 34 with a relative to the input speed (ω _ON ) only slightly reduced output speed (ω _OFF ), namely with ω OUT = ω ONE · (1 - 1 / n PR )

Diese Gleichung gilt nur wenn n_PR = n_HR – 1. Wenn beispielsweise n_PR = 35 ist, folgt: ωAUS = ωEIN·(1 – 1/35) ≈ 0,97·ωEIN und somit ein Übersetzungsverhältnis von nahezu 1:1. D. h., dass ω_AUS fast identisch zu ω_EIN ist, so dass im ersten Betriebsmodus die Lenkraddrehzahl und damit der Lenkwinkel im Wesentlichen unverändert auf das Ritzel an der Zahnstange übertragen wird.This equation holds only if n _PR = n _HR - 1. For example, if n _PR = 35, then: ω OUT = ω ONE · (1 - 1/35) ≈ 0.97 · ω ONE and thus a gear ratio of almost 1: 1. That is, ω _{OFF is} almost identical to ω _ON , so that in the first mode of operation, the steering wheel speed and thus the steering angle are transmitted substantially unchanged to the pinion on the rack.

In dem zweiten Betriebsmodus ist der Elektromotor 38 eingeschaltet, so dass das Exzentergetriebe 36 über zwei Eingänge, nämlich über die Eingangswelle 32 und zusätzlich durch den Elektromotor 38 über die Exzenterwelle 50 angetrieben wird. Zusätzlich zur oben beschriebenen Drehzahlübertragung im ersten Betriebsmodus erfolgt im zweiten Betriebsmodus somit eine zweite Drehzahlübertragung durch die Exzenterwelle 50 an die Planetenräder 42, 44 und damit über das Hohlrad 40 und die Verbindungsglocke 56 an die Ausgangswelle 34. Die vom Elektromotor 38 er zeugte Drehzahl und die von der Eingangswelle 32 eingeleitete Drehzahl addieren sich dabei entsprechend ihrem jeweiligen Vorzeichen.In the second mode of operation is the electric motor 38 turned on, leaving the eccentric gear 36 via two inputs, namely via the input shaft 32 and additionally by the electric motor 38 over the eccentric shaft 50 is driven. In addition to the above-described speed transmission in the first operating mode, a second speed transmission thus takes place in the second operating mode through the eccentric shaft 50 to the planet wheels 42 . 44 and thus on the ring gear 40 and the connecting bell 56 to the output shaft 34 , The electric motor 38 he testified to speed and that of the input shaft 32 introduced speed add up according to their respective sign.

Die durch den Elektromotor 38 erzeugte Drehzahl der Exzenterwelle 50 (ω_EW) wird durch das Exzentergetriebe 36 reduziert, so dass sich im zweiten Betriebsmodus folgende resultierende Ausgangsdrehzahl ω_AUS als Summe der reduzierten Drehzahl der Exzenterwelle 50 und der reduzierten Drehzahl der Eingangswelle 32 ergibt: ωAUS = ωEIN·(1 – 1/nPR) + ωEW/nPR The by the electric motor 38 generated speed of the eccentric shaft 50 (ω _EW ) is through the eccentric gear 36 reduced, so that in the second operating mode, the following resulting output speed ω _OFF as the sum of the reduced speed of the eccentric shaft 50 and the reduced speed of the input shaft 32 results: ω OUT = ω ONE · (1 - 1 / n PR ) + ω EW / n PR

Im zweiten Betriebsmodus kann somit durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 38 die resultierende Ausgangsdrehzahl und damit der effektive Lenkwinkel dem jeweiligen Fahrzustand angepasst und insbesondere je nach Drehrichtung des Elektromotors 38 gegenüber dem ersten Betriebszustand vergrößert oder verkleinert werden.In the second operating mode can thus by appropriate control of the electric motor 38 the resulting output speed and thus the effective steering angle adapted to the respective driving condition and in particular depending on the direction of rotation of the electric motor 38 be increased or decreased compared to the first operating state.

Aufgrund der Reduzierung der Drehzahl der Exzenterwelle 50 wird das Drehmoment des Elektromotors 38 stark verstärkt, so dass kleine, schnell laufende Motoren verwendet werden können. Da die Kraftübertragung jeweils an großen Durchmessern erfolgt, sind die Kontaktkräfte gering, wobei die Materialbelastung gering bleibt, so dass insbesondere leichtes und kostengünstiges Material verwendet werden kann.Due to the reduction of the speed of the eccentric shaft 50 becomes the torque of the electric motor 38 strongly amplified, so that small, fast-running engines can be used. Since the power transmission takes place at large diameters, the contact forces are low, the material load remains low, so that in particular light and inexpensive material can be used.

1010: Lenkungsanordnungsteering assembly
1212: Lenkradsteering wheel
1414: LenkgelenkwelleSteering propeller shaft
1616: WinkelüberlagerungsgetriebeeinheitAngle superposition gear unit
1818: Lenkgetriebesteering gear
2020: Spurstangenturnbuckles
2222: Steuerungcontrol
2424: LenkwinkelsensorSteering angle sensor
2626: LenkdrehmomentsensorSteering torque sensor
3030: Gehäusecasing
3232: Eingangswelleinput shaft
3434: Ausgangswelleoutput shaft
3636: Exzentergetriebeeccentric
3838: Elektromotorelectric motor
4040: Hohlradring gear
42, 4442 44: Planetenradplanet
4646: Trägerscheibecarrier disc
4848: Stiftpen
5050: Exzenterwelleeccentric shaft
5252: Rotorrotor
5454: Statorstator
5656: Verbindungsglockeconnection bell
6060: Hülsensleeves
62, 6462 64: Öffnungopening
66, 6866 68: Buchsensockets
70, 7270 72: Elastomer-RingeElastomer rings
82, 8482 84: Exzenterflächeeccentric
86, 8886 88: Zentralöffnungcentral opening
92, 9492 94: Wälzelementerolling
9696: Wälzelementerolling
98, 10098, 100: Hülsensleeves
n_PR n _PR: Zahnzahl des Planetenradsnumber of teeth of the planetary gear
n_HR _HR: Zahnzahl des Hohlradsnumber of teeth of the ring gear
ω_AUS ω _OFF: Drehzahl der Ausgangswellerotation speed the output shaft
ω_EIN ω _ON: Drehzahl der Eingangswellerotation speed the input shaft
ω_EW ω _EW: Drehzahl der Exzenterwellerotation speed the eccentric shaft
ii: Übersetzungtranslation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 4031316 C2 [0003]
US 4751976 [0003]

Claims

Angle superposition gear unit ( 16 ) an active steering of a vehicle, wherein the angle superposition gear unit ( 16 ) connected to a steering wheel of the vehicle input shaft ( 32 ), connected to a steering gear of the vehicle output shaft ( 34 ) as well as a transmission ( 36 ) having a speed ratio between the input shaft ( 32 ) and the output shaft ( 34 ), whereby the transmission ( 36 ) an output for driving the output shaft ( 34 ), a first input through the input shaft ( 32 ) is driven, and a second input, by an electric motor ( 38 ), characterized in that the transmission as a planetary gear with at least one sun gear ( 50 . 82 . 84 ), at least one with a planet carrier ( 46 . 48 ) coupled planetary gear ( 42 . 44 ) and at least one ring gear ( 40 ) is formed, which with the planetary gear ( 42 . 44 ) is engaged, either the ring gear ( 40 ) or the planet carrier ( 46 . 48 ) forms the output of the planetary gear and rotatably connected to the output shaft ( 34 ) connected is.

Angle superposition gear unit ( 16 ) according to claim 1, characterized in that the planet carrier ( 46 . 48 ) forms the first input and rotationally effective with the planetary gear ( 42 . 44 ) and the input shaft ( 32 ), that the sun gear ( 50 . 82 . 84 ) forms the second input and rotationally effective with the planetary gear ( 42 . 44 ) and the electric motor ( 38 ) and that the ring gear ( 40 ) forms the exit.

Angular superposition gear unit according to Claim 1, characterized in that the ring gear is the first Input forms and is rotationally connected to the input shaft, that the sun gear forms the second input and with rotation the planetary gear and the electric motor is connected and that the Planet carrier forms the output and rotationally effective with the Planet wheel is connected.

Angle superposition gear unit ( 16 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the transmission ( 36 ) is designed as an eccentric gear, ie as a reduced planetary gear, wherein the sun gear by an eccentric shaft ( 50 ) with at least one eccentric surface ( 82 . 84 ) is formed.

Angle superposition gear unit ( 16 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the planet carrier a carrier disc ( 46 ).

Angle superposition gear unit ( 16 ) according to claim 5, characterized in that on the carrier disc ( 46 ) Pencils ( 48 ) and in particular fixed to the carrier disc ( 46 ) connected to the planetary gear ( 42 . 44 ) are engaged and in particular in the planetary gear ( 42 . 44 ) formed openings ( 62 . 64 protrude).

Angle superposition gear unit ( 16 ) according to claim 6, characterized in that between the pins ( 48 ) and the planetary gear ( 42 . 44 ) an elastic storage ( 70 . 72 ) is provided.

Angle superposition gear unit ( 16 ) according to claim 6 or 7, characterized in that on the pins ( 48 ) rotatably mounted sleeves ( 60 ) are provided.

Angle superposition gear unit ( 16 ) according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that the openings ( 62 . 64 ) with sockets ( 66 . 68 ) are provided.

Angle superposition gear unit ( 16 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that two planet gears ( 42 . 44 ) are provided, which have the same number of teeth.

Angle superposition gear unit ( 16 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the input shaft ( 32 ) and / or the output shaft ( 34 ) and / or the ring gear ( 40 ) are arranged coaxially to a common axis (B) and rotatable about this.

Angle superposition gear unit ( 16 ) according to at least one of the preceding claims, characterized by a housing ( 30 ), which is rotatably mounted relative to the vehicle.

Steering arrangement ( 10 ) of a vehicle with an angle superposition gear unit ( 16 ) according to any one of the preceding claims.