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Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeuglenkung, umfassend eine Drehmomentmesseinheit, einen Elektromotor und ein Steuergerät, wobei die Drehmomentmesseinheit und der Elektromotor jeweils über eine elektrische Verbindung mit dem Steuergerät gekoppelt sind. Über den Elektromotor kann ein Unterstützungsmoment bereitgestellt werden, um die vom Fahrer aufzubringende Kraft beim Lenken eines Kraftfahrzeugs zu verringern.
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Entsprechende elektromechanische Lenkungen sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Das Unterstützungsmoment des Elektromotors wird dabei in der Regel über ein Getriebe in eine Komponente des eigentlichen Lenkgetriebes, beispielsweise in eine Zahnstange oder in eine in Richtung Lenkrad führende Welle eingeleitet.
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Zur Ansteuerung des Elektromotors ist ein Steuergerät vorgesehen, das in Abhängigkeit aktuell erfasster Fahrzeugbetriebsparameter ein Stellsignal für den Elektromotor generiert. Als Eingangsgröße dient hierzu unter anderem das Signal einer Drehmomentmesseinheit, die zumeist im Bereich einer Eingangswelle am Lenkgetriebegehäuse angeordnet ist und der Auswertung eines fahrerseitigen Lenkbefehls dient.
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Das Steuergerät sowie die Drehmomentmesseinheit und der Elektromotor sind üblicherweise durch einen mit entsprechenden Steckern versehenen Kabelbaum elektrisch miteinander verbunden.
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Die vorstehend genannte Konfiguration ist jedoch im Hinblick auf Teileeinsatz, Handling und Montage aufwändig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, die Anordnung und Kontaktierung von Drehmomentmesseinheit, Elektromotor und Steuergerät einer Fahrzeuglenkung zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeuglenkung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Fahrzeuglenkung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die elektrische Verbindung sowohl zwischen dem Steuergerät und der Drehmomentmesseinheit als auch zwischen dem Steuergerät und dem Elektromotor als kabellose Steckverbindung ausgebildet ist.
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Der bisher gebräuchliche Kabelbaum kann hierdurch eingespart werden. Gleichzeitig wird ein besseres Handling erzielt und die Herstellung einer elektrischen Kontaktierung der genannten Komponenten erleichtert.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
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So kann beispielsweise das Steuergerät an einem Deckel angeordnet sein, der ein Lenkungsgehäuse abdichtet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise, da für das Steuergerät kein zusätzlicher Bauraum vorgesehen werden muss.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Deckel von einer Welle durchdrungen, welche mit dem Lenkungsritzel gekoppelt ist. Das Steuergerät kann in diesem Fall sehr platzsparend um eine Lenksäule bzw. eine Eingangswelle eines Lenkgetriebes herum untergebracht werden.
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Die elektrische Kontaktierung lässt sich auf besonders einfache Art und Weise durch mindestens einen Leadframe bzw. ein Stanzgitter realisieren, welches Steckkontakte zumindest für den Elektromotor und die Drehmomentmesseinheit aufweist und mit dem Steuergerät elektrisch verbunden ist.
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Vorzugsweise ist der Leadframe an dem Deckel befestigt oder in diesen integriert. Möglich ist insbesondere auch eine Integration des mindestens einen Leadframes in das am Deckel befestigte Steuergerät.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
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1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeuglenkung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und in
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2 eine schematische Darstellung einer Fahrzeuglenkung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Fahrzeuglenkung 1 für Personenkraftfahrzeuge. Die Lenkung 1 umfasst ein Lenkrad 2, über das von einem Fahrer ein Handlenkmoment eingebracht werden kann. Dieses Handlenkmoment wird vom Lenkrad 2 über eine Lenksäule 3 an ein Lenkgetriebe 4 übertragen. Das Lenkgetriebe 4 weist ein Lenkgetriebegehäuse 5 auf, durch das sich eine Zahnstange 6 erstreckt. Letztere ist an ihren Enden jeweils über ein Gelenk mit einer Spurstange gekoppelt ist. Jede Spurstange greift an einem gegenüber einem Fahrzeugaufbau abgestützten Radträger an, an dem ein Fahrzeugrad 7 gelagert ist. Über das Lenkgetriebe 4 wird das Handlenkmoment des Fahrers in Form einer Lenkkraft längs der Zahnstange 6 an den Spurstangen und letztlich an den Fahrzeugrädern 7 zur Wirkung gebracht.
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An geeigneter Stelle wird ein Hilfsmoment in die Lenkung 1 eingeleitet, um den Fahrer beim Lenken zu unterstützen. Dieses Hilfsmoment wird bei einer elektromechanischen Lenkung 1 durch einen Elektromotor 8 erzeugt, der, wie in 1 dargestellt, über ein Getriebe 9 mit einer Ausgangswelle bzw. einem an dieser ausgebildeten oder befestigten Lenkungsritzel 11 des Lenkgetriebes 4 gekoppelt ist.
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Eine Eingangswelle 10 ist mit der Lenksäule 3 gekoppelt oder Teil derselben. Sie ist drehelastisch der Ausgangswelle mit bzw. dem Lenkungsritzel 11 gekoppelt, das mit einem verzahnten Abschnitt 12 der Zahnstange 6 kämmt. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Elektromotor 8 außenseitig an einen radial um die Eingangswelle 10 verlaufenden topfförmigen Abschnitt 13 des Lenkgetriebegehäuses 5 angesetzt, während sich das Getriebe 9 innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 5 befindet.
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Das Hilfsmoment des Elektromotors 8 kann jedoch auch an anderer Stelle, beispielsweise in die Zahnstange 6 eingeleitet werden, wie dies in 2 für ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Ein entsprechendes Getriebe 14 koppelt dann den Elektromotor 8 antriebsmäßig mit der Zahnstange 6, um ein Drehmoment des Elektromotors 8 in eine Axialkraft an der Zahnstange 6 zu übersetzen. Der Elektromotor 8 kann hierbei entweder koaxial um die Zahnstange 6 oder seitlich versetzt neben der Zahnstange 6 eingebaut werden. Letzteres ist in 2 gezeigt. Weiterhin ist es möglich, das Hilfsmoment in einen Teil der Lenksäule 3 außerhalb des Lenkgetriebes 4, beispielsweise in die Eingansgwelle 10, einzuleiten.
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Das Hilfsmoment wird in Abhängigkeit des vom Fahrer aufgebrachten Handlenkmoments eingestellt. Dieses Handlenkmoment kann durch eine Drehmomentmesseinheit 15 an der Ausgangswelle beziehungsweise dem Lenkungsritzel 11 gemessen werden. In der Regel handelt es sich hierbei um einen Drehwinkelsensor, mit dem eine Relativverdrehung zwischen der Eingangswelle 10 und dem Lenkungsritzel 11 gemessen wird, um hieraus eine Information über das anliegende Drehmoment abzuleiten.
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In die Berechnung des Hilfsmoments fließen gegebenenfalls weitere Fahrzeugparameter mit ein, die aus einem Antiblockiersystem oder einem elektronischen Stabilitätsprogramm bekannt sind, wie beispielsweise die aktuellen Raddrehzahlen und Bremsdrücke, die Fahrgeschwindigkeit, die Gierrate des Fahrzeugs oder ein Lenkwinkel desselben. Ferner kann die Lenkwinkelgeschwindigkeit am Lenkrad 2 berücksichtigt werden. Anhand dieser Kenngrößen wird in an sich bekannter Art und Weise mittels einer in einem Steuergerät 16 abgelegten Unterstützungskennlinie oder nach einer dort vorgegebenen Berechnungsvorschrift für die jeweilige Fahrsituation zu einem Handlenkmoment des Fahrers ein Hilfsmoment ermittelt und in Form eines geeigneten Stellsignals an den Elektromotor 8 übertragen, der dann ein entsprechendes Moment generiert. An der Lenkung kommen somit beide Momente, nämlich das Handlenkmoment und das Hilfsmoment zur Wirkung. Da die Unterstützung kontinuierlich und stetig erfolgt, ist die Unterstützung am Lenkrad 2 nicht fühlbar. Jedoch kann das Ausmaß der Unterstützung je nach Fahrsituation variieren.
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Der topfförmige Abschnitt 13 des Lenkgetriebegehäuses 5 ist durch einen Deckel 17 abgedichtet. Durch eine in dem Deckel 17 ausgebildete Durchgangsöffnung 18 erstreckt sich die Eingangswelle 10 der Lenksäule 3 in das Lenkgetriebegehäuse 5. Zur Ermittlung des vom Fahrer in die Lenksäule 3 eingebrachten Moments ist, wie bereits oben erwähnt, in dem tropfförmigen Abschnitt 13 eine an sich bekannte Messeinrichtung in Form einer Drehmomentmesseinheit 15 angeordnet. Der Deckel 17 besteht beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial oder Metall und weist einen hier nicht näher dargestellten Sensorabschnitt auf, der mit an der Eingangswelle 10 und dem Lenkungsritzel 11 vorgesehenen Geber- und Aufnehmereinrichtungen zur Erfassung des aufgebrachten Drehmoments zusammenwirkt. Ferner ist der Deckel 17 über geeignete Sicherungsmittel an dem Lenkgetriebegehäuse 5 verdrehfest befestigt.
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Die Drehmomentmesseinheit 15, der Elektromotor 8 und das Steuergerät 16 der Lenkung sind zum Zweck der Signal- und Datenübertragung elektrisch miteinander verbunden. Erfindungsgemäß erfolgt dies kabellos durch Steckverbindungen 19 und 20. Jede Steckverbindung 19 und 20 wird dabei durch einen Stecker 19a, 20a sowie ein korrespondierendes Gegenstück 19b, 20b gebildet. Entsprechende Stecker 19a, 20a und Gegenstücke 19b, 20b auf Seiten des Steuergeräts 16 sowie auf Seiten der Drehmomentmesseinheit 15 und des Elektromotors 8 im Einbauzustand unmittelbar, das heißt ohne die Zwischenschaltung etwaiger Leitungskabel, miteinander zusammengefügt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierzu das Steuergerät 16 an dem das Lenkgetriebegehäuse 5 abdichtenden Deckel 17 befestigt oder in einen solchen integriert. Praktisch kann auch das Steuergerät 16 oder ein Gehäuse desselben als Deckel 17 ausgeformt sein, um die eingangsseitige Abdichtung des Lenkgetriebegehäuses 5, d. h. auf der Seite der Lenkstange 3, zu bewirken.
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Die elektrische Verbindung wird vorliegend durch mindestens einen Leadframe 21 bzw. ein Stanzgitter gebildet, welches Steckkontakte für die Stecker 19a und 20a zumindest für den Elektromotor 8 und die Drehmomentmesseinheit 15 ausbildet, die im Einbauzustand mit entsprechenden Gegenstücken 19b und 20b an dem Elektromotor 8 und die Drehmomentmesseinheit 15 gekoppelt sind. Der mindestens eine Leadframe 21 ist an dem Deckel 17 befestigt, beispielsweise indem dieser durch Material des Deckels 17 umspritzt ist. Das Steuergerät 16 kann an dem Deckel 17 eigens befestigt oder aber ebenfalls in diesen eingespritzt sein. In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels ist es auch möglich, einen oder mehrere Leadframes 21 in das Steuergerät 16 zu integrieren, so dass der Deckel 17, sofern nicht bereits durch das Steuergerät 16 gebildet, vorwiegend als Halterung für das Steuergerät 16 mit integrierten Leadframes 21 dient.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem das Getriebe 9 l um die Ausgangswelle bzw. einen Wellenabschnitt des Lenkungsritzels 11 herum angeordnet ist, kann das Steuergerät 16 ferner über eine kabellose Steckverbindung 22 mit einem an dem Getriebe 9 angeordneten, hier nicht näher dargestellten Sensor elektrisch gekoppelt sein.
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Die vorstehend erläuterte Konfiguration bietet aufgrund der Anordnung des Steuergeräts 16 im Bereich des eingangsseitigen Deckels 17 des Lenkgetriebegehäuses 5 einen Bauraumvorteil, da kein zusätzlicher Bauraum für das Steuergerät 16 vorgesehen werden muss.
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Darüber hinaus wird durch die kabellose Verbindung zwischen dem Steuergerät 16 und der Drehmomentmesseinheit 15 sowie dem Elektromotor 8 ein üblicherweise vorhandener Kabelbaum eingespart.
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Daraus resultieren sowohl ein verbessertes Handling als auch eine vereinfachte Montage. Zudem wird das Risiko von Störungen der Signal- und Datenübertragung reduziert, da je elektrischer Verbindung im Vergleich zu einer Kabelbaumlösung die Anzahl benötigter Steckverbindungen reduziert wird. Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeuglenkung
- 2
- Lenkrad
- 3
- Lenksäule
- 4
- Lenkgetriebe
- 5
- Lenkgetriebegehäuse
- 6
- Zahnstange
- 7
- Fahrzeugrad
- 8
- Elektromotor
- 9
- Getriebe
- 10
- Eingangswelle
- 11
- Lenkungsritzel
- 12
- verzahnter Abschnitt der Zahnstange
- 13
- topfförmiger Abschnitt des Lenkgetriebegehäuses
- 14
- Getriebe
- 15
- Drehmomentmesseinheit
- 16
- Steuergerät der Lenkung
- 17
- Deckel
- 18
- Öffnung
- 19
- elektrische Steckverbindung, kabellos
- 19a
- Stecker
- 19b
- Gegenstück
- 20
- elektrische Steckverbindung, kabellos
- 20a
- Stecker
- 20b
- Gegenstück
- 21
- Leadframe
- 22
- elektrische Steckverbindung
