DE102012207005A1

DE102012207005A1 - Electromechanical steering gear for e.g. agricultural vehicle, has device for converting rotational movement into linear movement, with planet drive roller that is provided with spindle nut, planet and spindle

Info

Publication number: DE102012207005A1
Application number: DE201210207005
Authority: DE
Inventors: Horst Brehm; Frank Zeisberger; Sergej Mensch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2013-10-31

Abstract

The electromechanical steering gear has a belt pulley (09) that is coupled to an output shaft of an electro motor (01) e.g. program controlled electrical servomotor. Another belt pulley (10) is coupled to a device for converting a rotational movement into a linear movement. A planet drive roller (04) of device for converting rotational movement into linear movement is provided with a spindle nut, planet (14) and a spindle (13).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Fahrzeuglenkung, insbesondere für landwirtschaftliche Fahrzeuge, Baumaschinen und Lastkraftwagen. Diese Fahrzeuglenkung umfasst einen Elektromotor, eine axial bewegbare profilierte Welle und einen ersten Zahnriementrieb mit zwei Zahnriemenrädern und einem Zahnriemen, wobei ein erstes Zahnriemenrad mit einer Abtriebswelle des Elektromotors gekoppelt ist und ein zweites Zahnriemenrad mit einer Einrichtung zur Wandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung gekoppelt ist.The invention relates to an electromechanical vehicle steering, in particular for agricultural vehicles, construction machinery and trucks. This vehicle steering system comprises an electric motor, an axially movable profiled shaft and a first toothed belt drive with two toothed belt wheels and a toothed belt, wherein a first toothed belt wheel is coupled to an output shaft of the electric motor and a second toothed belt wheel is coupled to a device for converting a rotational movement into a linear movement.

Derzeit werden im Bereich der Land- und Bauwirtschaft zu 99% vollhydraulische Lenksysteme, auch hydrostatische Lenksysteme genannt, eingesetzt. Bei vollhydraulischen Lenksystemen werden die Lenkkräfte nicht vom Fahrzeugführer, sondern von einer vom Motor des Fahrzeugs angetriebenen Hydraulikpumpe aufgebracht. Eine vollhydraulische Lenkung besteht aus einem Lenkaggregat, welches sich an der Lenksäule befindet und dem Einschlagwinkel und der Einschlagsrichtung entsprechend eine bestimmte Menge Hydraulikflüssigkeit in den Lenkzylinder leitet, sowie aus Hydraulikleitungen und einem oder mehreren Hydraulikzylindern an den zu lenkenden Rädern. Eine Hydraulikpumpe sorgt für den erforderlichen Druck. Vollhydraulische Lenksysteme haben eine Reihe von Nachteilen. Bei Anwendungsfällen, bei denen zum Lenken ein GPS-(Global Position System)Signal verwendet wird, muss das GPS-Signal zunächst in einen hydraulischen Druck umgewandelt werden, was mit erhöhtem Aufwand verbunden ist. Des Weiteren kann eine variable Übersetzung zwischen Lenkradwinkel und Lenkwinkel nur sehr aufwendig ermöglicht werden, da hierzu mit einem elektrisch gesteuerten Bypass in den hydraulischen Kreis eingegriffen werden muss. Nachteilig sind ein verhältnismäßig hoher Kraftstoffverbrauch aufgrund von Strömungsverlusten und ein damit verbundener schlechter Wirkungsgrad. Zur Realisierung einer rein hydraulischen Lenkung muss der hierfür erforderlich Druck permanent bereitgestellt werden. Currently 99% of fully hydraulic steering systems, also called hydrostatic steering systems, are used in the agricultural and construction sector. In fully hydraulic steering systems, the steering forces are applied not by the driver, but by a driven by the engine of the vehicle hydraulic pump. A fully hydraulic steering consists of a steering unit, which is located on the steering column and the steering angle and the impact direction according to a certain amount of hydraulic fluid passes into the steering cylinder, and hydraulic lines and one or more hydraulic cylinders on the wheels to be steered. A hydraulic pump provides the required pressure. Fully hydraulic steering systems have a number of disadvantages. In applications where a GPS (Global Position System) signal is used to steer, the GPS signal must first be converted to hydraulic pressure, which is more expensive. Furthermore, a variable ratio between steering wheel angle and steering angle can be made very expensive, since this must be intervened with an electrically controlled bypass in the hydraulic circuit. A disadvantage is a relatively high fuel consumption due to flow losses and associated poor efficiency. To realize a purely hydraulic steering, the pressure required for this must be provided permanently.

Eine Umweltgefährdung besteht durch platzende Hydraulikleitungen. Aufgrund von Temperatureinflüssen auf das Hydrauliksystem kann es zu unterschiedlichen Lenkgeschwindigkeiten kommen. Insbesondere tiefe Temperaturen wirken sich infolge der damit verbundenen höheren Zähigkeit des im Hydrauliksystem verwendeten Öls auf die Lenkgeschwindigkeit aus. Ein weiterer Nachteil vollhydraulischer Lenksysteme ist deren vergleichsweise hoher Montageaufwand, welcher durch die aufwendige Verrohrung bedingt ist.An environmental hazard exists due to bursting hydraulic lines. Due to temperature influences on the hydraulic system, different steering speeds can occur. In particular, low temperatures affect the steering speed as a result of the associated higher toughness of the oil used in the hydraulic system. Another disadvantage of fully hydraulic steering systems is their relatively high assembly costs, which is due to the complex piping.

Aus der DE 199 10 001 B4 ist eine Zweikreis-Lenkanlage für Mobilfahrzeuge, insbesondere für landwirtschaftliche Fahrzeuge, mit einem ersten hydrostatischen (vollhydraulischen) Lenkkreis und einem zweiten Lenkkreis mit einem elektrischen Lenksteller bekannt. Der hydrostatische Lenkkreis umfasst einen doppelt wirkenden Druckmittelzylinder, der mit einem Achsgehäuse und an seinen beiden Enden über Spurstangen mit lenkbaren Radnaben verbunden ist. Der elektrische Lenksteller ist über die Spurstangen und eine Kolbenstange des doppelt wirkenden Druckmittelzylinders mit den lenkbaren Radnaben verbunden. Durch den zweiten Lenkkreis wird sichergestellt, dass bei Ausfall der hydrostatischen Lenkung das Fahrzeug bis zum Stillstand lenkbar bleibt. From the DE 199 10 001 B4 is a two-circuit steering system for mobile vehicles, especially for agricultural vehicles, with a first hydrostatic (fully hydraulic) steering circuit and a second steering circuit with an electric steering actuator known. The hydrostatic steering circuit comprises a double-acting pressure cylinder, which is connected to an axle housing and at its two ends via tie rods with steerable wheel hubs. The electric steering actuator is connected via the tie rods and a piston rod of the double-acting pressure cylinder with the steerable wheel hubs. The second steering circuit ensures that in case of failure of the hydrostatic steering, the vehicle remains steerable to a stop.

Die DE 102 35 107 A1 zeigt eine mittels Fremdkraft betätigbare Lenkanlage insbesondere für landwirtschaftliche Fahrzeuge. Die Lenkanlage umfasst einen ersten hydrostatischen Lenkkreis sowie einen zweiten Lenkkreis mit einem elektrischen Lenksteller. Der elektrische Lenksteller ist parallel vor, unter, über oder hinten an dem Druckmittelzylinder montiert und mit einem Koppelelement ausgestattet zur Übertragung der Stellbewegungen des elektrischen Lenkstellers auf eine Kolbenstange des hydrostatischen Lenkkreises. Durch die Nutzung der Lenkkinematik des hydrostatischen Lenkkreises für den elektrischen Lenkkreis reduzieren sich die Anzahl der erforderlichen Bauelemente und damit verbunden auch der Montageaufwand.The DE 102 35 107 A1 shows a controllable by external power steering system especially for agricultural vehicles. The steering system comprises a first hydrostatic steering circuit and a second steering circuit with an electric steering actuator. The electric steering actuator is mounted parallel before, under, over or behind the pressure cylinder and equipped with a coupling element for transmitting the actuating movements of the electric steering actuator on a piston rod of the hydrostatic steering circuit. By using the steering kinematics of the hydrostatic steering circuit for the electric steering circuit, the number of required components and, associated therewith, the assembly effort is reduced.

Die DE 10 2010 034 698 A1 zeigt eine elektromechanische Fahrzeuglenkung mit einem Elektromotor, einer axial bewegbaren Lenkstange und einem Getriebe, über das der Elektromotor antriebsmäßig mit der Lenkstange verbunden ist. Das Getriebe weist einen Zahnriementrieb mit zwei Zahnriemenrädern und einen Zahnriemen auf. Mindestens eines der Zahnriemenräder ist an einer Getriebekomponente derart montiert, dass dieses im an der Getriebekomponente befindlichen Zustand aus einer deachsierten Stellung, in welcher der Zahnriemen lose ist, in eine bezüglich der Lage seiner Drehachse veränderte Stellung bewegbar ist, in der der Zahnriemen gespannt ist. Die Getriebekomponente kann eine Kugelgewindemutter sein, welche über Kugeln mit einem Spindelabschnitt der Lenkstange in Eingriff steht. The DE 10 2010 034 698 A1 shows an electromechanical vehicle steering system with an electric motor, an axially movable handlebar and a transmission, via which the electric motor is drivingly connected to the handlebar. The transmission has a toothed belt drive with two toothed belt wheels and a toothed belt. At least one of the toothed belt wheels is mounted on a transmission component such that it is movable in the state located on the transmission component from a deachsierten position in which the toothed belt is loose in a respect to the position of its axis of rotation changed position in which the toothed belt is stretched. The transmission component may be a ball screw nut, which is engaged via balls with a spindle portion of the handlebar.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte, ausschließlich elektromechanische Fahrzeuglenkung für landwirtschaftliche Fahrzeuge, Baumaschinen und Lastkraftwagen zur Verfügung zu stellen. Die verbesserte Fahrzeuglenkung soll preiswert zu fertigen sein.An object of the present invention is to provide an improved, exclusively electromechanical vehicle steering system for agricultural vehicles, construction machines and trucks. The improved vehicle steering should be inexpensive to manufacture.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient eine elektromechanische Fahrzeuglenkung gemäß beigefügtem Anspruch 1. Die erfindungsgemäße elektromechanische Fahrzeuglenkung gemäß Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Einrichtung zur Wandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung ein Planetenwälzgewindetrieb bestehend aus einer Spindelmutter, Planeten und einer Spindel ist. Die Spindel ist hierbei als Abschnitt einer profilierten Welle ausgeführt.To achieve the object according to the invention is an electromechanical vehicle steering according to appended claim 1. The inventive electromechanical vehicle steering system according to claim 1 is characterized in that the Means for converting a rotary motion into a linear motion is a Planetenwälzgewindetrieb consisting of a spindle nut, planet and a spindle. The spindle is designed here as a section of a profiled shaft.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient auch eine elektromechanische Fahrzeuglenkung gemäß beigefügtem Anspruch 2. Die erfindungsgemäße elektromechanische Fahrzeuglenkung gemäß Anspruch 2 zeichnet sich dadurch aus, dass die Einrichtung zur Wandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung ein Kugelgewindetrieb bestehend aus einer Spindelmutter, einer Spindel und mehreren Kugeln ist. The electromechanical vehicle steering system according to claim 2 is characterized in that the means for converting a rotary motion into a linear motion is a ball screw consisting of a spindle nut, a spindle and a plurality of balls ,

Die elektromechanischen Fahrzeuglenkungen gemäß Anspruch 1 bzw. 2 haben im Vergleich zu hydrostatischen Fahrzeuglenkungen eine Reihe von Vorteilen. Für elektromechanische Fahrzeuglenkungen wird keine Hydraulik benötigt. Im Falle einer mechanischen Beschädigung, z. B. bei einem Unfall, kann somit kein Öl austreten. Elektromechanische Fahrzeuglenkungen lassen sich einfacher montieren, da die hierfür erforderlichen Kabel leichter zu verlegen sind als die bei hydrostatischen Lenkungen benötigten Rohrleitungen. Temperatureinflüsse spielen bei elektromechanischen Fahrzeuglenkungen nur eine sehr geringe Rolle. Aufgrund ihres besseren Wirkungsgrades fallen nur geringe Kraftstoffkosten an. Eine Lenkung mittels GPS lässt sich einfach integrieren, da eine Signalumwandlung des GPS-Signals nicht mehr erforderlich ist. Eine variable Lenkübersetzung lässt sich einfach darstellen, wozu lediglich ein spezielles Softwaremodul benötigt wird. Ebenso kann eine kurzzeitig schnellere Lenkgeschwindigkeit aufgrund der Überlastfähigkeit des Elektromotors einfach umgesetzt werden.The electromechanical vehicle steering systems according to claim 1 or 2 have a number of advantages compared to hydrostatic vehicle steering systems. For electromechanical vehicle steering systems, no hydraulics are required. In case of mechanical damage, eg. As in an accident, so no oil can escape. Electromechanical vehicle steering systems are easier to assemble because the cables required for this are easier to lay than those required for hydrostatic steering systems. Temperature influences only play a very minor role in electromechanical vehicle steering systems. Due to their better efficiency, only low fuel costs are incurred. GPS steering is easy to integrate as signal conversion of the GPS signal is no longer required. A variable steering ratio can be easily displayed, which only a special software module is needed. Likewise, a short-term faster steering speed due to the overload capacity of the electric motor can be easily implemented.

Ein wesentlicher Vorteil der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Fahrzeuglenkung mit Planetenwälzgewindetrieb im Vergleich zu der mit Kugelgewindetrieb besteht darin, dass höhere Übersetzungen realisiert werden können. Durch die Konstruktion des Planetenwälzgewindetriebs tritt ein geringer Schlupf auf. Der konstruktionsbedingte Schlupf des Planetenwälzgewindetriebs hat den Vorteil, dass bei der spanenden oder spanlosen Fertigung der einzelnen Komponenten relativ große Toleranzen zulässig sind, was die Kosten der Herstellung des Planetenwälzgewindetriebs im Vergleich zum Kugelgewindetrieb erheblich reduziert. A significant advantage of the embodiment of the vehicle steering according to the invention with Planetenwälzgewindetrieb compared to the ball screw is that higher ratios can be realized. Due to the construction of the planetary roller screw, slight slippage occurs. The design-related slippage of the Planetenwälzgewindetriebs has the advantage that when machining or non-cutting production of the individual components relatively large tolerances are allowed, which significantly reduces the cost of producing the Planetenwälzgewindetriebs compared to the ball screw.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Fahrzeuglenkung ein mit dem zweiten Zahnriemenrad des ersten Zahnriementriebs gekoppeltes Getriebe. Dieses Getriebe ist über einen zweiten Zahnriementrieb mit dem Planetenwälzgewindetrieb oder Kugelgewindetrieb gekoppelt. Durch die Verwendung eines zusätzlichen Getriebes können höhere Übersetzungen realisiert werden, was insbesondere bei der Variante mit Kugelgewindetrieb interessant ist, da durch die alleinige Verwendung eines Kugelgewindetriebes geringere Übersetzungen als bei einem Planetenwälzgewindetrieb realisierbar sind. Das Getriebe kann beispielsweise als Planetengetriebe ausgeführt sein. Es soll jedoch keine Einschränkung auf Planetengetriebe erfolgen, andere geeignete Getriebe können ebenso eingesetzt werden. According to an advantageous embodiment, the vehicle steering system comprises a gearbox coupled to the second toothed belt wheel of the first toothed belt drive. This transmission is coupled via a second toothed belt drive with the Planetenwälzgewindetrieb or ball screw. By using an additional gear higher ratios can be realized, which is particularly interesting in the variant with ball screw, since the sole use of a ball screw lower ratios than in a Planetenwälzgewindetrieb can be realized. The transmission can be designed for example as a planetary gear. However, it should not be limited to planetary gear, other suitable gear can also be used.

Die elektromechanische Fahrzeuglenkung weist vorzugsweise ein elektronisches Steuergerät zur Ansteuerung des Elektromotors auf. Das elektronische Steuergerät kann einen Mikrocontroller sowie einen Speicher, in dem Software-Module abgelegt sind, umfassen. Das Steuergerät steht vorzugsweise mit einem Fahrzeug-Bus in Verbindung, über welchen es Lenkmomentempfehlungen erhält. Der Mikrocontroller nutzt ein bestimmtes Software-Modul zur Umsetzung der Lenkmomentempfehlung in entsprechende Steuersignale für den Elektromotor.The electromechanical vehicle steering system preferably has an electronic control unit for controlling the electric motor. The electronic control unit may include a microcontroller and a memory in which software modules are stored. The controller is preferably in communication with a vehicle bus through which it receives steering torque recommendations. The microcontroller uses a specific software module to implement the steering torque recommendation in appropriate control signals for the electric motor.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Ausführungsform mit Planetenwälzgewindetrieb einen Sensor zur Positionsbestimmung des Planetenwälzgewindetriebs aufweist. Wie bereits erwähnt, kann es bei Planetenwälzgewindetrieben zu einem konstruktionsbedingten Schlupf kommen. Um eine exakte Regelung der Linearposition des Planetenwälzgewindetriebs zu erreichen, sollte der Schlupf mittels eines Sensors, der beispielsweise an der profilierten Welle angeordnet ist, bestimmt werden. Alternativ kann der Sensor auch an der Achse montiert werden. Die vom Sensor gelieferten Daten werden vom Steuergerät ausgewertet und somit zur Regelung der Lenkung verwendet. Furthermore, it is advantageous if the embodiment with Planetenwälzgewindetrieb has a sensor for determining the position of the Planetenwälzgewindetriebs. As already mentioned, planetary roller screwdriving can lead to design-related slippage. In order to achieve an exact control of the linear position of the Planetenwälzgewindetriebs, the slip should be determined by means of a sensor, which is arranged for example on the profiled shaft. Alternatively, the sensor can also be mounted on the axle. The data supplied by the sensor are evaluated by the control unit and thus used to control the steering.

Als vorteilhaft hat sich die Verwendung eines progammgesteuerten Elektrostellmotors erwiesen. Der Elektromotor sollte vorzugsweise parallel zur profilierten Welle angeordnet werden. Eine derartige Anordnung ist platzsparend und ermöglicht eine kompakte Bauform der gesamten Fahrzeuglenkung.The use of a program-controlled electric servo motor has proved to be advantageous. The electric motor should preferably be arranged parallel to the profiled shaft. Such an arrangement saves space and allows a compact design of the entire vehicle steering.

Generell ist anzumerken, dass die profilierte Welle beispielsweise als Zahnstange ausgeführt sein kann, aber auch andere Profilierungen in Frage kommen, die eine entsprechende Kraftübertragung gestatten.In general, it should be noted that the profiled shaft may for example be designed as a rack, but other profiles come into question, which allow a corresponding power transmission.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further advantages, details and developments emerge from the following description of preferred embodiments of the invention with reference to the drawing. Show it:

1: eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeuglenkung in perspektivischer Ansicht; 1 a first embodiment of the electromechanical vehicle steering system according to the invention in a perspective view;

2: die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeuglenkung in einer Teilschnittansicht; 2 : the first embodiment of the electromechanical vehicle steering system according to the invention in a partial sectional view;

3: eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeuglenkung in perspektivischer Ansicht; 3 a second embodiment of the electromechanical vehicle steering system according to the invention in a perspective view;

4: eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeuglenkung in einer Längsschnittansicht. 4 : A third embodiment of the electromechanical vehicle steering system according to the invention in a longitudinal sectional view.

1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeuglenkung. Die erfindungsgemäße Fahrzeuglenkung umfasst einen Elektromotor 01. Das Antriebsmoment des Elektromotors 01 wird über einen ersten Zahnriementrieb 03 und einen Planetenwälzgewindetrieb 04 in eine Translation einer axial bewegbaren profilierten Welle oder Stange 05 übersetzt. Die profilierte Welle 05 erstreckt sich durch ein Lenkgetriebegehäuse 07 und ist an ihren Enden über Spurstangen (nicht dargestellt) mit Radträgern (nicht dargestellt) gekoppelt, um einen fahrerseitigen Lenkbefehl an den zugehörigen Fahrzeugrädern zur Wirkung zu bringen. Mit der Welle 05 kämmt ein Lenkungsritzel (nicht dargestellt), das in bekannter Art und Weise über eine Lenkwelle mit einem Lenkrad verbunden ist. Der Zahnriementrieb 03 umfasst einen Zahnriemen 08, ein erstes, antreibendes Zahnriemenrad 09, welches drehfest mit einer Abtriebswelle des Elektromotors 01 gekoppelt ist, sowie ein zweites, angetriebenes Zahnriemenrad 10, welches drehfest mit einer Spindelmutter 12 des Planetenwälzgewindetriebs 04 gekoppelt ist. Die Spindelmutter 12 ist in dem Lenkgetriebegehäuse 07 über ein Wälzlager 11 drehbar gelagert und axial festgelegt. Die Spindelmutter 12 steht mit einer Spindel 13, welche einen Teilabschnitt der Welle 05 darstellt, über Planeten 14 in Gewindeeingriff. Die Planeten 14 sind zwischen Spindel 13 und Spindelmutter 12 über den Umfang verteilt angeordnet. Die Spindelmutter 12 ist an ihrem Innenumfang mit mutterseitigen Rillen versehen. Die Spindel 13 weist an ihrem Außenumfang ein Schraubgewinde auf. Die Planeten 14 besitzen umfangsseitig Vorschubrillen sowie Führungsrillen. Die Führungsrillen der Planeten 14 stehen in Eingriff mit den mutterseitigen Rillen der Spindelmutter 12. Die Vorschubrillen der Planeten 14 sind in Eingriff mit dem Schraubgewinde der Spindel 13. Bei einer Betätigung des Planetenwälzgewindetriebes 04 wälzen die Planeten 14 einerseits am Außenumfang der Spindel 13 ab und andererseits am Innenumfang der Spindelmutter 12. Da die Vorschubrillen der Planeten 14 und das Schraubgewinde der Spindel 13 ineinandergreifen, entsteht ein axialer Vorschub der Spindel 13 und damit auch der Welle 05. Dieser Vorschub ist abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit und der Steigung des Schraubgewindes. 1 and 2 show a first embodiment of the electromechanical vehicle steering system according to the invention. The vehicle steering system according to the invention comprises an electric motor 01 , The drive torque of the electric motor 01 is about a first toothed belt drive 03 and a planetary roller screw drive 04 in a translation of an axially movable profiled shaft or rod 05 translated. The profiled shaft 05 extends through a steering gear housing 07 and is coupled at its ends via tie rods (not shown) to wheel carriers (not shown) for effecting a driver-side steering command on the associated vehicle wheels. With the wave 05 meshes a steering pinion (not shown), which is connected in a known manner via a steering shaft with a steering wheel. The toothed belt drive 03 includes a timing belt 08 , a first, driving toothed belt wheel 09 , which rotatably with an output shaft of the electric motor 01 coupled, and a second, driven toothed belt wheel 10 , which rotatably with a spindle nut 12 of the planetary roller screw drive 04 is coupled. The spindle nut 12 is in the steering gear housing 07 via a rolling bearing 11 rotatably mounted and fixed axially. The spindle nut 12 stands with a spindle 13 , which is a partial section of the shaft 05 represents, over planets 14 in threaded engagement. The planets 14 are between spindle 13 and spindle nut 12 arranged distributed over the circumference. The spindle nut 12 is provided on its inner circumference with nut-side grooves. The spindle 13 has a screw thread on its outer circumference. The planets 14 have circumferential feed grooves and guide grooves. The guiding grooves of the planets 14 engage with the nut side grooves of the spindle nut 12 , The feed grooves of the planets 14 are in engagement with the screw thread of the spindle 13 , Upon actuation of the planetary roller screw drive 04 roll the planets 14 on the one hand on the outer circumference of the spindle 13 on the other hand on the inner circumference of the spindle nut 12 , Because the feed grooves of the planets 14 and the screw thread of the spindle 13 mesh, creates an axial feed of the spindle 13 and therefore also the wave 05 , This feed depends on the rotational speed and the pitch of the screw thread.

Die erfindungsgemäße Fahrzeuglenkung umfasst weiterhin einen Sensor 15 zur Positionsbestimmung des Planetenwälzgewindetriebs 04. Der Sensor 15 kann alternativ auch an der Achsgeometrie angeordnet sein. Die vom Sensor 15 gelieferten Daten fließen in die Regelung der Fahrzeuglenkung ein. The vehicle steering system according to the invention further comprises a sensor 15 for determining the position of the planetary roller screw drive 04 , The sensor 15 may alternatively be arranged on the axle geometry. The from the sensor 15 supplied data flow into the control of the vehicle steering system.

Die erfindungsgemäße Fahrzeuglenkung umfasst des Weiteren ein elektronisches Steuergerät (nicht dargestellt) zur Ansteuerung des Elektromotors 01. Das elektronische Steuergerät weist einen Mikrocontroller sowie einen Speicher auf, in dem Software-Module abgelegt sind. Das Steuergerät steht vorzugsweise mit einem Fahrzeug-Bus in Verbindung, über welchen es Lenkmomentempfehlungen erhält. Der Mikrocontroller lädt in Reaktion auf diese Lenkmomentempfehlungen ein bestimmtes Software-Modul zur Umsetzung der Lenkmomentempfehlung in entsprechende Steuersignale für den Elektromotor. Hierbei werden auch die vom Sensor 15 zur Verfügung gestellten Daten verarbeitet.The vehicle steering according to the invention further comprises an electronic control unit (not shown) for controlling the electric motor 01 , The electronic control unit has a microcontroller and a memory in which software modules are stored. The controller is preferably in communication with a vehicle bus through which it receives steering torque recommendations. In response to these steering torque recommendations, the microcontroller charges a specific software module for implementing the steering torque recommendation into corresponding control signals for the electric motor. Here are also from the sensor 15 processed data processed.

3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeuglenkung in perspektivischer Ansicht. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform durch die Verwendung eines zusätzlichen Getriebes 17. Das Getriebe 17 ist über einen zweiten Zahnriementrieb 18 mit dem Planetenwälzgewindetrieb 04 verbunden. Durch die Verwendung eines zusätzlichen Getriebes 17 können höhere Übersetzungen realisiert werden. 3 shows a second embodiment of the electromechanical vehicle steering system according to the invention in a perspective view. This embodiment differs from that in the 1 and 2 illustrated embodiment through the use of an additional transmission 17 , The gear 17 is via a second toothed belt drive 18 with the planetary roller screw drive 04 connected. By using an additional gearbox 17 higher translations can be realized.

4 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektromechanischen Fahrzeuglenkung in einer Längsschnittansicht. Bei dieser Ausführungsform wird statt eines Planetenwälzgewindetriebs 04 ein Kugelgewindetrieb 19 zur Wandlung der durch den Elektromotor 01 hervorgerufenen Drehbewegung in eine Linearbewegung verwendet. Der Kugelgewindetrieb 19 umfasst eine Spindel 21, welche einen Teilabschnitt der Welle 05 darstellt, eine Spindelmutter 22 und Kugeln 23. Das zweite, angetriebene Zahnriemenrad 10 ist drehfest mit der Spindelmutter 22 des Kugelgewindetriebs 19 gekoppelt. Die Spindelmutter 22 steht mit der Spindel 21 über die Kugeln 23 in Gewindeeingriff und ist in dem Lenkgetriebegehäuse 07 über ein Wälzlager 11 drehbar gelagert und axial festgelegt. 4 shows a third embodiment of the electromechanical vehicle steering system according to the invention in a longitudinal sectional view. In this embodiment, instead of a Planetenwälzgewindetriebs 04 a ball screw 19 for the conversion of the electric motor 01 caused rotary motion used in a linear motion. The ball screw 19 includes a spindle 21 , which is a partial section of the shaft 05 represents a spindle nut 22 and bullets 23 , The second, driven toothed belt wheel 10 is non-rotatable with the spindle nut 22 of the ball screw 19 coupled. The spindle nut 22 stands with the spindle 21 over the balls 23 in threaded engagement and is in the steering gear housing 07 via a rolling bearing 11 rotatably mounted and fixed axially.

Bei der Ausführungsform mit Kugelgewindetrieb 19 kann natürlich auch ein zusätzliches Getriebe 17 verwendet werden, um höhere Übersetzungen zu erreichen.In the embodiment with ball screw 19 can of course also an additional gear 17 used to achieve higher translations.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

0101: Elektromotor electric motor
0202
0303: erster Zahnriementrieb first toothed belt drive
0404: Planetenwälzgewindetrieb Planetenwälzgewindetrieb
0505: profilierte Welle profiled shaft
0606: Anschluss für Spurstangen Connection for tie rods
0707: Lenkgetriebegehäuse Steering gear housing
0808: Zahnriemen toothed belt
0909: erstes Zahnriemenrad first toothed belt wheel
1010: zweites Zahnriemenrad second toothed belt wheel
1111: Wälzlager roller bearing
1212: Spindelmutter des Planetenwälzgewindetriebs Spindle nut of Planetenwälzgewindetriebs
1313: Spindel des Planetenwälzgewindetriebs Spindle of the planetary roller screw drive
1414: Planeten des Planetenwälzgewindetriebs Planets of the planetary roller screw drive
1515: Sensor sensor
1616
1717: Getriebe transmission
1818: zweiter Zahnriementrieb second toothed belt drive
1919: Kugelgewindetrieb Ball Screw
2020
2121: Spindel des Kugelgewindetriebs Spindle of the ball screw
2222: Spindelmutter des Kugelgewindetriebs Spindle nut of the ball screw
2323: Kugeln des Kugelgewindetriebs Balls of the ball screw

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19910001 B4 [0004]
DE 10235107 A1 [0005]
DE 102010034698 A1 [0006]

Claims

Electromechanical vehicle steering system, in particular for agricultural vehicles, construction machines and trucks, comprising an electric motor ( 01 ), an axially movable profiled shaft ( 05 ) and a first toothed belt drive ( 03 ) with a first and a second toothed belt wheel ( 09 . 10 ) and at least one toothed belt ( 08 ), wherein the first toothed belt wheel ( 09 ) with an output shaft of the electric motor ( 01 ) and the second toothed belt wheel ( 10 ) is coupled to a device for converting a rotational movement into a linear movement, characterized in that the device for converting a rotational movement into a linear movement is a planetary roller screw drive (US Pat. 04 ) consisting of a spindle nut ( 22 ), Planets ( 14 ) and a spindle ( 13 ).

Electromechanical vehicle steering system, in particular for agricultural vehicles, construction machines and trucks, comprising an electric motor ( 01 ), an axially movable profiled shaft ( 05 ) and a first toothed belt drive ( 03 ) with a first and a second toothed belt wheel ( 09 . 10 ) and at least one toothed belt ( 08 ), wherein the first toothed belt wheel ( 09 ) with an output shaft of the electric motor ( 01 ) and the second toothed belt wheel ( 10 ) is coupled to a device for converting a rotational movement into a linear movement, characterized in that the device for converting a rotational movement into a linear movement, a ball screw consisting of a spindle nut ( 22 ), a spindle ( 21 ) and several balls ( 23 ).

Electromechanical vehicle steering system according to claim 1 or 2, characterized in that it is connected to the second toothed belt wheel ( 10 ) of the first toothed belt drive ( 03 ) coupled transmission ( 17 ), wherein the transmission ( 17 ) via a second toothed belt drive ( 18 ) is coupled to the means for converting a rotary motion into a linear motion.

Electromechanical vehicle steering system according to one of claims 1 to 3, characterized in that it is an electronic control device for controlling the electric motor ( 01 ).

Electromechanical vehicle steering system according to claim 1, 3 or 4, characterized in that it comprises a sensor ( 15 ) for determining the position of the planetary roller screw drive ( 04 ) having.

Electromechanical vehicle steering system according to one of claims 3 to 5, characterized in that the transmission ( 17 ) is a planetary gear.

Electromechanical vehicle steering system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electric motor ( 01 ) is a program-controlled electric actuator motor.

Electromechanical vehicle steering system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electric motor ( 01 ) parallel to the profiled shaft ( 05 ) is arranged.

Electromechanical vehicle steering system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the spindle ( 13 . 21 ) a section of the profiled shaft ( 05 ).

Electromechanical vehicle steering system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the profiled shaft ( 05 ) is designed as a rack.