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Die
Erfindung betrifft ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit einer
Lenkhandhabe und einem Aktuator sowie einen Aktuator eines Lenksystems
eines Kraftfahrzeugs.
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Bei
heutigen Kraftfahrzeugen sind neben einfachen Lenksystemen und Servo-Lenksystemen so
genannte aktive Lenksysteme mit einer Lenkwinkelüberlagerung
bekannt. Während bei Servo-Lenksystemen ein von einem Fahrer
an einer Lenkhandhabe vorgegebener Lenkwinkel mit einer Momenten- bzw.
Kraftunterstützung auf lenkbare Fahrzeugräder übertragen
wird, wird bei einer aktiven Lenkung der Fahrer des Kraftfahrzeugs
durch Bereitstellen eines bedarfsorientierten Lenkwinkels unterstützt.
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Die
Lenkwinkelüberlagerung wird mit sogenannten Aktuatoren
vorgenommen, mit denen an einem Lenkgestänge bzw. Lenkgetriebe
des Lenksystems ein zusätzlicher Überlagerungswinkel
eingeleitet wird. Ziel ist es dabei insbesondere zum einen den Lenkwinkel
des Fahrzeugs in Abhängigkeit von dessen Geschwindigkeit
zu variieren und zum anderen das Fahrzeug in bestimmten Fahrsituationen
hinsichtlich seiner Drehsituation um die Hochachse zu stabilisieren
(Gierratenregelung, Giermomentenkompensation).
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Bekannte
Aktuator-Systeme zum derartigen Überlagern eines Überlagerungswinkels
auf den mit einer Lenkhandhabe eingestellten Lenkhandhabewinkel
müssen schnelle Überlagerungsbewegungen realisieren
können und benötigen dazu eine Aktuatorbremse
zum Verzögern und/oder Blockieren der Aktuatorbewegung.
Die Aktuatorbremse ist insbesondere für einen schnellen
Richtungswechsel und ein zügiges Stoppen des Aktuatormotors notwendig. Die
Aktuatorbremse kann gegebenenfalls auch als Sperre gestaltet sein,
um eine schleichende Bewegung des Aktuators bei passivem Lenksystem
zu unterbinden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Lenksystem eines Kraftfahrzeuges
mit einer Lenkhandhabe und einem Aktuator bereitzustellen, welches
im Hinblick auf derzeit bekannte Lenksysteme insgesamt kostengünstiger
herstellbar ist.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Lenksystem
eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 und einem
Aktuator eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch
5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen
Lösung sind in den abhängigen Ansprüchen
beschrieben.
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Erfindungsgemäß ist
ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Lenkhandhabe, insbesondere
in Form eines Lenkrads, zum Einstellen eines Lenkhandhabewinkels
und einem Aktuator zum Überlagern eines Überlagerungswinkels
auf den mit der Lenkhandhabe eingestellten Lenkhandhabewinkel geschaffen,
bei dem der Aktuator eine Aktuatorbremse zum Verzögern
und/oder Blockieren der Aktuatorbewegung aufweist und der Aktuator
mit seiner Aktuatorbremse dazu eingerichtet ist, aus Gründen der
Diebstahlsicherung bei einem Stillstand des zugehörigen
Kraftfahrzeugs ein Lenken des Kraftfahrzeugs bzw. ein Bewegen der
Lenkhandhabe zu sperren.
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Ferner
ist die Aufgabe gemäß der Erfindung mit einem
Aktuator eines Lenksystems eines Kraftfahrzeugs zum Überlagern
eines Überlagerungswinkels auf einen mit einer Lenkhandhabe
des Lenksystems eingestellten Lenkhandhabewinkel gelöst,
der eine Aktuatorbremse zum Verzögern und/oder Blockieren
der Aktuatorbewegung aufweist, bei dem die Aktuatorbremse dazu eingerichtet
ist, aus Gründen der Diebstahlsicherung bei einem Stillstand
des zugehörigen Kraftfahrzeugs ein Lenken des Kraftfahrzeugs
bzw. ein Bewegen der Lenkhandhabe zu sperren.
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Die
erfindungsgemäße Lösung basiert auf der
Erkenntnis, dass die mit einer Aktuatorbremse eines Aktuators eines
aktiven Lenksystems bereitgestellte Verzögerungs- und/oder
Blockier-Funktionalität umfangreicher genutzt werden kann,
als nur während der Funktion des Überlagers eines Überlagerungswinkels
bei aktiver Lenkung. Gerade für den Fall, dass sich ein
mit einem derartigen Aktuator ausgestattetes Lenksystem in einer
passiven Betriebssituation des Stillstands des zugehörigen
Kraftfahrzeugs befindet, kann gemäß der Erfindung
der Aktuator eine zusätzliche Aufgabe übernehmen.
Die Aktuatorbremse wird erfindungsgemäß in einer
solchen Situation zum Sperren der Bewegung der Lenkhandhabe genutzt.
Aus Gründen des Diebstahlschutzes ist es gemäß den
gesetzlichen Anforderungen (in Europa gemäß ECE-R
18) erforderlich, das mögliche Bewegen der Lenkhandhabe
zu sperren. Diese Sperrfunktion wird bei bekannten Lenksystemen
mittels einer so genannten Lenksäulenverriegelung oder ähnlichem
bereitgestellt, die als separate Sperre bzw. Verriegelungseinrichtung
an der der Lenkhandhabe zugeordneten Lenksäule ausgebildet
ist. Erfindungsgemäß ist auf eine derartige Lenksäulenverriegelung
oder ähnliches in Form einer separaten Sperre jedoch verzichtet
und diese Funktion durch den im aktiven Lenksystem vorhandenen Aktuator
ersetzt. Auf diese Weise ist ein insgesamt kostengünstigeres Lenksystem
geschafften. Darüber hinaus benötigt das erfindungsgemäße
Lenksystem auf Grund der „fehlenden” Lenksäulenverriegelungssperre
weniger Bauraum und ist insgesamt leichter als vergleichbare bekannte
Lenksysteme.
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Erfindungsgemäß bevorzugt
ist der Aktuator als ein Überlagerungsgetriebe gestaltet,
welches insbesondere in dem Lenksystem integriert sein kann. Der
Aktuator ist dabei ferner bevorzugt als ein in das Lenkgetriebe
integriertes Planentengetriebe gestaltet. Alternativ ist ein Aktuator
bevorzugt, welcher in die Lenksäule des Lenksystems integriert
ist. Es werden dabei zwei Systeme einer aktiven Lenkwinkelüberlagerung
in der Lenksäule unterschieden. Bei einem System ist ein
rotierender Aktuator in die Lenksäule integriert, während
bei dem anderen System der Aktuator ortsfest an der Karosserie des
zugehörigen Fahrzeugs angeordnet ist.
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Ferner
ist bevorzugt der Aktuator dazu eingerichtet, dass bei einem betriebsbedingten
Ausfall des Aktuators ein Bewegen der Lenkhandhabe weiterhin möglich
ist. Mit dieser Weiterbildung ist bei ausgefallenem Aktuator eines
aktiven Lenksystems die Weiterfahrt möglich.
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Schließlich
ist der erfindungsgemäße Aktuator bevorzugt dazu
eingerichtet, ein Lenken des Kraftfahrzeugs bzw. ein Bewegen der
Lenkhandhabe zu sperren, wenn an dem Aktuator ein Zündung-Aus-Signal
bereitgestellt ist. Ein derartiges Zündung-Aus-Signal wird
dem Aktuator bevorzugt mittels einer Steuergeräts angezeigt
und gibt an, dass ein dem Kraftfahrzeug zugeordnetes Antriebsaggregat
außer Betrieb ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Aktuator ist ferner sichergestellt,
dass die Aktuatorbremse dann wenn die Funktion einer Diebstahlsicherung übernimmt,
an der Lenkhandhabe des zugehörigen Kraftfahrzeugs ein
so genanntes „Missbrauchsmoment” gewährleistet.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen
näher erläutet. Es zeigt:
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1 eine
stark vereinfachte Darstellung der wesentlichen Komponenten eines
ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Lenksystems und
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2 eine
stark vereinfachte Darstellung der wesentlichen Komponenten eines
zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Lenksystems.
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In 1 ist
ein Lenksystem 10 eines weiter nicht dargestellten Kraftfahrzeugs
veranschaulicht, bei dem ein Fahrer des Kraftfahrzeugs an einer
Lenkhandhabe 12 in Form eines Lenkrads einen Lenkwinkel β und
ein Lenkmoment M vorgeben kann.
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Der
Lenkwinkel β und das Lenkmoment M werden auf eine Lenkwinkelmesseinrichtung 14 und eine
Lenkmomentmesseinrichtung 16 übertragen, welche
zu einer sich unter der Lenkhandhabe 12 befindlichen Lenksäule 18 gehören.
Von den genannten Messeinrichtungen aus werden der Lenkwinkel β und das
Lenkmoment M auf ein Kardangelenk 20 und weiter über
eine Rutschkupplung 22 zu einer Überlagerungslenkeinrichtung 24 übertragen.
Von dort erfolgt die Weiterleitung auf ein Lenkgetriebe 26,
welches die an der Lenkhandhabe 12 eingeleitete Drehbewegung
auf eine Längsbewegung eines Lenkgestänges 28 umsetzt.
An dem Lenkgestänge 28 greift ferner eine Servolenkeinrichtung 30 an.
Das Lenkgestänge 28 bewegt entsprechend seiner
Längsbewegung nicht dargestellte Fahrzeugräder
und stellt an diesen einen gewünschten Radwinkel ein.
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Damit
während des Betriebs des Kraftfahrzeugs an diesem insbesondere
eine geschwindigkeitsabhängige Lenkübersetzung
und ferner eine entsprechend der Fahrsituation angepasste Stabilisierungsfunktion
realisiert werden können, überlagert die Überlagerungslenkeinrichtung 24 im
Bedarfsfall einen Überlagerungswinkel δ an der
Lenksäule 18. Die Überlagerungslenkeinrichtung 24 ist
dazu mit einem Planetengetriebe 32 oder Ähnlichem
(z. B. einem Kronradgetriebe oder HD-Getriebe) gestaltet, dessen
Außengehäuse bzw. Käfig 33 mittels
eines Schneckenantrieb 34 als Aktuator verdreht werden kann.
Es wird dabei eine Überlagerungswinkeländerung δ'
in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit v des zugehörigen
Kraftfahrzeuges erzeugt.
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Die
Servolenkeinrichtung 30 dient zum Unterstützen
des Fahrers beim Lenken mit einem variablen Servo-Moment, wofür
ein Elektromotor 36 ein Kugelspindelgetriebe 38 an
dem Lenkgestänge 28 antreibt, um einen so genannten
achsparallelen Antrieb für die Servolenkeinrichtung 30 bereit
zu stellen.
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Das
Lenksystem 10 ist ferner derart gestaltet, dass der Schneckenantrieb 34 bzw.
Aktuator eine Aktuatorbremse 35 aufweist, mittels der die
Bewegung des Schneckenantriebs 34 schnell abgebremst werden
kann. Das Abbremsen erfolgt, indem die Aktuatorbremse 35 mittels
einer ersten Klemmbacke 37 den Käfig 33 bremst.
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Mit
der Aktuatorbremse 35 kann ferner ein Bewegen der Lenkhandhabe 12 gesperrt
werden, indem mittels einer zweiten Klemmbacke 39 ein Planet 41 des
Planetengetriebes 32 in seiner Umlaufbewegung gesperrt
wird. Dieses Sperren erfolgt, wenn das zugehörige Kraftfahrzeug
sich im Stillstand befindet und eine Diebstahlsicherung an dem Lenksystem 10 bereitgestellt
werden soll.
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Die
Aktuatorbremse 35 ist also derart konzipiert, dass sie
zum einen eine Winkel- bzw. Momentenüberlagerung des Aktuators
unterbindet und zum Anderen bei einem Zündung-Aus-Signal
(Klemme 15) die Lenksäule 18 verrastet.
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Bei
ausgefallener Überlagerungslenkeinrichtung 24 ist
allerdings die Weiterfahrt dadurch ermöglicht, dass die
Aktuatorbremse 35 gelöst ist.
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In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lenksystems 10 veranschaulicht,
welches im Hinblick auf die Lenkhandhabe 12, die Lenkwinkelmesseinrichtung 14,
die Lenkmomentmesseinrichtung 16, die Lenksäule 18,
das Kardangelenk 20, die Rutschkupplung 22, die Überlagerungslenkeinrichtung 24,
das Lenkgetriebe 26 und das Lenkgestänge 28 wie
das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel gestaltet
ist.
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Bei
dem Lenksystem 10 gemäß 2 ist
lediglich die Servolenkeinrichtung 30 anders gestaltet, nämlich
mittels eines Schneckengetriebes 40, das von einem Elektromotor 36 angetrieben
ist und dabei ein Servo-Moment auf den von der Lenkhandhabe 12 abgewandten
Endbereich der Lenksäule 18 überträgt.
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Die Überlagerungslenkeinrichtung 24 und das
damit erzeugte Sperren der Lenksäule 18 im Falle
eines Stillstands des zugehörigen Fahrzeugs, sind bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß 2 gleich gestaltet,
wie es oben bereits zur 1 erläutert worden
ist.
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- 10
- Lenksystem
- 12
- Lenkhandhabe
- 14
- Lenkwinkelmesseinrichtung
- 16
- Lenkmomentmesseinrichtung
- 18
- Lenksäule
- 20
- Kardangelenk
- 22
- Rutschkupplung
- 24
- Überlagerungslenkeinrichtung
- 26
- Lenkgetriebe
- 28
- Lenkgestänge
- 30
- Servolenkeinrichtung
- 32
- Planetengetriebe
- 33
- Außengehäuse/Käfig
- 34
- Schneckenantrieb/Aktuator
- 35
- Aktuatorbremse
- 36
- Elektromotor
- 37
- erste
Klemmbacke
- 38
- Kugelspindelgetriebe
- 39
- zweite
Klemmbacke
- 40
- Schneckengetriebe
- 41
- Planet
- β
- Lenkwinkel
- M
- Lenkmoment
- δ
- Überlagerungswinkel
- δ'
- Überlagerungswinkeländerung
- v
- Geschwindigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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