-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgetriebe für eine lenkbar ausgelegte Achse eines Kraftfahrzeuges, mit einer Zahnstangenanordnung zur Positionierung eines rechten Lenkschenkels einer rechten Radaufhängung jener Achse, sowie des linken Lenkschenkels einer linken Radaufhängung jener Achse, wobei die Zahnstangenanordnung ein erstes und ein zweites Zahnstangenelement umfasst und durch Verlagerung dieser beiden Zahnstangenelemente gegeneinander die Vorspureinstellung der Fahrzeugachse einstellbar veränderbar ist.
-
An den Achsen eines Pkw wird allgemein unter Berücksichtigung zahlreicher Kriterien eine Spureinstellung vorgenommen, die eine Vorspureinstellung oder eine Nachspureinstellung darstellt. Bei einer Vorspureinstellung sind hierbei die Räder um einen gewissen Winkel um deren Hochachse einander zugestellt. Der Vorspurwinkel ist dabei der Anstellwinkel der Radrotationsebene gegenüber der Längsachse des Fahrzeuges. Alternativ zu einer Winkelangabe wurde in der Vergangenheit die Vorspur auch als Streckenmaß in Millimetern spezifiziert. Hierbei werden die Abstände der Innenkanten der Felgen der Räder einer Achse, in Höhe der Radmitte, vorne und hinten gemessen und beide Werte subtrahiert. Ist der Abstand an der Radvorderseite kleiner als an der Radhinterseite, ist die Vorspur positiv. Ist er dagegen hinten kleiner als vorne, ist die Vorspur negativ. In diesem Fall spricht man von der sog. Nachspur. Nachteilig bei einer ggf. fahrdynamisch durchaus vorteilhaften, ausgeprägten Vor- oder Nachspureinstellung ist der sich hierbei ergebende erhöhte Reifenverschleiß, sowie ein ggf. ebenfalls erhöhter Rollwiderstand und der damit wiederum einhergehend erhöhte Kraftstoffverbrauch.
-
Durch Vor- oder Nachspur kann das Fahrverhalten. d.h. die Fahrstabilität oder die Fahragilität in weiten Grenzen beeinflusst werden. So lässt sich insbesondere das Eigenlenkverhalten mit einer Tendenz zum Über- oder Untersteuern einstellen. In der Regel wird die Hinterachse mit Vorspur ausgeführt. An der Vorderachse sind sowohl Vorspureinstellungen, als auch Nachspureinstellungen gängig. Oftmals sind an der Hinterachse größere Vorspurwinkel vorgesehen als an der Vorderachse.
-
Die Vorspur ist durch die Auslegung der Achse bzw. durch die Achsgeometrie vorgegeben. Die Nachteile einer nicht änderbaren Vor- oder Nachspur liegen im erhöhten Fahrwiderstand und damit im CO2-Ausstoss und im Reifenverschleiß. Eine Änderung der Vor- oder Nachspur im Betrieb dient folglich der Minimierung genannter Nachteile.
-
Aus
DE 199 56 775 A1 ist eine Zahnstangenlenkung mit einer längenvariablen Zahnstange bekannt. Die Zahnstange ist hierbei in zwei Zahnstangenelemente unterteilt, die jeweils über einen eigenen Servoantrieb betätigt werden. Hierbei umfasst jeder Servoantrieb eine Ritzelwelle die in das dem jeweiligen Servoantrieb zugeordnete Zahnstangenelement eingreift. Die beiden Zahnstangenelemente sind über eine Buchsenstruktur derart miteinander bewegbar gekoppelt, dass über die Buchsenstruktur die maximale Relativverlagerung der beiden Zahnstangenelemente gegeneinander begrenzt ist.
-
Aus
DE 41 15 880 C2 ist eine Zahnstangenlenkung bekannt, bei welcher in einem Zwischenbereich zwischen einer Zahnstange und einem Spurstangengelenk ein hydraulisch aktuierbares Stellelement vorgesehen ist, welches eine aktive Verkürzung, oder Verlängerung des Abstandes zwischen den Spurstangegelenken und damit eine Veränderung der Vorspureinstellung ermöglicht.
-
Aufgabe der Erfindung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkgetriebe zu schaffen, das sich durch einen robusten und kostengünstig realisierbaren Aufbau auszeichnet und eine präzise Anpassung der Lenkwinkel an die momentane fahrdynamische Betriebssituation eines entsprechenden Kraftfahrzeuges ermöglicht.
-
Erfindungsgemäße Lösung
-
Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Lenkgetriebe für eine lenkbar ausgelegte Kraftfahrzeugachse, mit:
- – einem ersten Zahnstangenelement, zur Positionierung eines ersten Lenkschenkels der lenkbaren Fahrzeugachse,
- – einem zweiten Zahnstangenelement, zur Positionierung eines zweiten Lenkschenkels jener lenkbaren Fahrzeugachse, und
- – einer Getriebeanordnung mit einem Getriebeeingang, einem ersten Stellglied das mit dem ersten Zahnstangenelement in Eingriff steht, und einem zweiten Stellglied das mit dem zweiten Zahnstangenelement in Eingriff steht,
- – wobei die Getriebeanordnung ein Gleitkeilgetriebe umfasst und das erste Stellglied und das zweite Stellglied über dieses Gleitkeilgetriebe derart verstellbar gekoppelt sind, dass nach Maßgabe einer an dem Gleitkeilgetriebe vorgenommenen Stelloperation das erste Zahnstangenelement und das zweite Zahnstangenelement gegeneinander einstellbar verlagerbar sind.
-
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die an den beiden Zahnstangenelementen angreifenden, einander entgegen gerichteten Reaktionskraftkomponenten innerhalb der Getriebeanordnung über das Gleitkeilgetriebe zu kompensieren und die Änderung der Vorspureinstellung über das Gleitkeilgetriebe herbeizuführen.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gleitkeilgetriebe so gestaltet, dass dieses in seinem Aufbau das Prinzip eines sog. Harmonic-Drive Getriebes umsetzt und hierzu wenigstens ein mit einer Außen- oder Innenverzahnung versehenes, radial elastisch verformbares Getriebeglied umfasst dessen Eingriffsbereich mit einem abweichend verzahnten Gegenstück im Wege der elastischen Verformung dieses Getriebeglied einstellbar ist.
-
Das erste Stellglied und das zweite Stellglied können in vorteilhafter Weise als Hohlräder ausgebildet werden, die unmittelbar auf das radial elastisch verformbare Getriebeglied aufgesetzt sind, so dass die beiden Hohlräder mit dem radial elastisch verformbaren Getriebeglied in Eingriff stehen und auf der Außenverzahnung des radial elastisch verformbaren Getriebeglieds gegeneinander verstellbar sind.
-
Das radial elastisch verformbare Getriebeglied ist vorzugsweise als Buchsenelement ausgebildet, welches auf seiner Außenumfangsfläche mit einer Verzahnung versehen ist, welche abschnittsweise in die Innenverzahnung des jeweiligen Stellglieds eingreift. Die elastische Verformung des Buchsenelementes die als solche den Eingriff des Buchsenelementes in die Innenverzahnung des jeweiligen Hohlrades erzwingt, wird vorzugsweise über ein erstes und ein zweites elastisches Ringelement bewerkstelligt, welches in dem vom ersten oder zweiten Hohlrad umsäumten Bereich des Buchsenelementes sitzt. In dem jeweiligen elastischen Ringelement sitzt dann vorzugsweise unter Einbindung eines Wälzkörperkranzes ein elliptisch gestaltetes Aktuatorringelement, das jeweils über einen elektromechanischen Aktuator antreibbar ist, so dass dieses um eine zur Mittelachse des jeweiligen Hohlrades konzentrische Umlaufachse rotiert.
-
Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe kann in vorteilhafter Weise so ausgeführt werden, dass das radial elastisch verformbare Getriebeglied mit dem Getriebeeingang drehstarr gekoppelt ist. Das radial elastisch verformbare Getriebeglied wird dann direkt durch den Getriebeeingang, insbesondere die Lenkwelle angetrieben und führt die von einem Anwender veranlassten Lenkrotationen aus.
-
Alternativ zur vorangehend genannten Ausführungsform ist es auch möglich, das radial elastisch verformbare Getriebeglied mit dem Getriebeeingang hinsichtlich seiner Drehposition einstellbar veränderbar zu koppeln. Diese Einstellmöglichkeit wird vorzugsweise über eine Stellmechanik ermöglicht, bei welcher das radial elastisch verformbare, außenverzahnte Getriebeglied direkt tragend im Leistungsfluss angeordnet ist. Hierbei kann das Lenkgetriebe in vorteilhafter Weise so gestaltet sein, dass der Getriebeeingang eine Getriebewelle umfasst, wobei an diese Getriebewelle ein mit einer Innenverzahnung versehenes drittes Hohlrad angebunden ist, und dieses dritte Hohlrad über seine Innenverzahnung mit dem elastisch verformbaren Buchsenelement in Eingriff steht. Der Verzahnungseingriff des Buchsenelementes in das dritte Hohlrad kann dann über ein drittes Aktuatorrad eingestellt werden, wobei dieses dritte Aktuatorrad dann vorzugsweise über einen eigenständigen elektromechanischen Aktuator mit hoher Stelldynamik drehbar ist.
-
Das vorangehend genannte radial elastisch verformbare Getriebeglied kann auch aus mehreren, miteinander jedoch drehsteif gekoppelten Ringelementen zusammengesetzt sein, so dass eine etwas bessere individuelle radiale Verformbarkeit der mit dem zugeordneten Hohlrad jeweils in Eingriff stehenden Verzahnungszone ermöglicht wird. Es ist auch möglich, den Eingriff des verformbaren Getriebeglieds mit dem an die Lenkwelle angebundenen Verzahnungsträger so zu realisieren, dass hierzu das radial verformbare Getriebeglied mit einer Innenverzahnung versehen ist, die partiell in eine entsprechende Außenverzahnung des mit der Lenkwelle gekoppelten Verzahnungsträgers eingreift.
-
Kurzbeschreibung der Figuren
-
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
-
1 eine Schema-Darstellung zur Veranschaulichung des Grundaufbaus eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes, bei welchem die Zahnstangenelemente einer zweiteiligen Zahnstange über ein sog. Harmonic-Drive Getriebe gekoppelt und gegeneinander einstellbar verlagerbar sind;
-
2 eine perspektivische Darstellung zur weiteren Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes nach 1;
-
3 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Grundaufbaus einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes, bei welchem über ein sog. Harmonic-Drive Getriebe eine Veränderung der Vorspureinstellung durch gegensinnige Verlagerung der Zahnstangenelemente, sowie zudem eine Aktiv-Lenkung durch gleichsinnige Verlagerung der Zahnstangenelemente bewerkstelligbar ist.
-
Ausführliche Beschreibung der Figuren
-
Die Darstellung nach 1 zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes G für eine lenkbar ausgelegte Kraftfahrzeugvorderachse. Das Lenkgetriebe G umfasst ein erstes Zahnstangenelement ZS1, zur Positionierung eines ersten Lenkschenkels einer hier nicht näher dargestellten, lenkbaren Fahrzeugachse. Das Lenkgetriebe G umfasst weiterhin ein zweites Zahnstangenelement ZS2, zur Positionierung eines zweiten Lenkschenkels jener lenkbaren Fahrzeugachse.
-
Das Lenkgetriebe HD umfasst ein erstes, sowie ein zweites Stellglied R1, R2 das in das erste bzw. zweite Zahnstangenelement ZS1, ZS2 eingreift, wobei diese beiden Stellglieder R1, R2 über ein Gleitkeilgetriebe HD miteinander getrieblich gekoppelt sind. Diese getriebliche Koppelung ist mittels eines Aktuators A1 derart einstellbar veränderbar, dass nach Maßgabe der Ansteuerung des Aktuators A1 die beiden Zahnstangenelemente ZS1, ZS2 innerhalb eines begrenzten Stellbereiches gegeneinander verlagerbar sind.
-
Das Gleitkeilgetriebe HD ist so gestaltet, dass dieses in seinem Aufbau das Prinzip eines sog. Harmonic-Drive Getriebes umsetzt und hierzu wenigstens ein mit einer Außen- oder Innenverzahnung versehenes, radial elastisch verformbares, hier als Zahnbuchse ZB ausgeführtes Getriebeglied umfasst.
-
Das erste Stellglied R1 und das zweite Stellglied R2 sind jeweils als Hohlrad HR1, HR2 ausgebildet das auf die radial elastisch verformbare Zahnbuchse ZB aufgesetzt ist, wobei die beiden Hohlräder HR1, HR2 über ihre Innenverzahnung auf einander diametral gegenüberliegenden Eingriffszonen mit der radial elastisch verformbaren Zahnbuchse ZB in Eingriff stehen und durch definierte elastische Deformation der Zahnbuchse ZB nach dem Prinzip eines Harmonic-Drive-Stelltriebs auf der radial elastisch verformbaren Zahnbuchse ZB gegeneinander verstellbar sind.
-
Die radial elastisch verformbare Zahnbuchse ZB ist auf ihrer Außenumfangsfläche mit einer Verzahnung versehen, welche abschnittsweise in die Innenverzahnung des jeweiligen Hohlrades HR1, HR2 eingreift. Die elastische Verformung der Zahnbuchse wird über ein erstes und ein zweites elastisches Ringelement ER1, ER2 bewerkstelligt, welches in dem vom ersten oder zweiten Hohlrad HR1, HR2 umsäumten Bereich der Zahnbuchse ZB sitzt. In dem jeweiligen elastisch verformbaren Ringelement ER1, ER2 sitzt unter Zwischenschaltung eines Wälzkörperkranzes W1, W2 ein elliptisch gestaltetes Aktuatorringelement AR1, AR2, das über einen elektromechanischen Aktuator A1 antreibbar ist, so dass dieses um eine zur Mittelachse X des jeweiligen Hohlrades HR1, HR2 konzentrische Umlaufachse drehbar ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Aktuator A1 derart gestaltet, dass durch diesen die beiden Aktuatorringelemente AR1, AR2 gegensinnig drehbar gekoppelt sind und damit bei Aktivierung des Aktuators A1 gegensinnig verdreht werden. Es ist jedoch auch möglich, Die Verzahnungen der Zahnbuchse ZB und der darauf sitzenden Hohlräder HR1, HR2 so aufeinander abzustimmen, dass bei gleichsinniger Drehung der Aktuatorringelemente AR1, AR2 die beiden Hohlräder HR1, HR2 auf der Zahnbuchse ZB gegeneinander verdreht werden. Hierzu weisen dann beispielsweise die Innenverzahnungen der Hohlräder HR1, HR2 und/oder die entsprechenden Bereiche der Außenverzahnung der Zahnbuchse ZB derart unterschiedliche Zähnezahlen auf, dass sich beispielsweise für den Eingriff des ersten Hohlrades HR1 mit der Zahnbuchse ZB ein Plusgetriebe und für den Eingriff des zweiten Hohlrades HR2 mit der Zahnbuchse ZB ein Minusgetriebe ergibt.
-
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die radial elastisch verformbare Zahnbuchse ZB mit dem Getriebeeingang GE drehstarr gekoppelt. Die elastisch verformbare Zahnbuchse ZB dreht sich damit unverstellbar mit dem Getriebeeingang GE und treibt über ihre Außenverzahnung die beiden Hohlräder HR1, HR2 welche wiederum in die entsprechenden Zahnstangenelemente ZS1, ZS2 eingreifen. Werden die Aktuatorringelemente AR1, AR2 nach Maßgabe einer durch den Aktuator A1 veranlassten Drehung gegeneinander verdreht, so wandern die Eingriffszonen zwischen den Hohlrädern HR1, HR2 und der Zahnbuchse ZB. Da die Außenverzahnung der Zahnbuchse ZB und die Innenverzahnungen der Hohlräder HR1, HR2 unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen verdrehen sich die Hohlräder HR1, HR2 gegenüber der Zahnbuchse ZB. Im vorliegenden Falle ist das System so ausgelegt, dass die Aktuatorringelemente AR1, AR2 gegensinnig rotieren und hierbei die Hohlräder HR1, HR2 auf der Zahnbuchse ZB ebenfalls gegensinnig verstellt werden. Zum Antrieb der Aktuatorringelemente AR1, AR2 ist nur ein relativ geringes Antriebsmoment erforderlich, da das über die Zahnbuchse ZB und die Hohlräder HR1, HR2 realisierte Gleitkeilgetriebe eine sehr hohe Übersetzung, z.B. 1:140 aufweist. Die Aktuatorringelemente AR1, AR2 können dann, wenn der Aktuator A nicht aktiv ist in ihrer eingestellten Position verbleiben. Wird die Zahnbuchse ZB aufgrund des am Getriebeeingang anliegenden Lenkmomentes in Rotation versetzt, so können die elastischen Ringelemente ER1, ER2 sich im Rahmen des Umlaufs der Zahnbuchse ZB verformen und dabei eine gewisse gleichsinnige Verdrehung der Hohlräder HR1, HR2 gegenüber der Zahnbuchse ZB bewirken. Aufgrund des hohen Übersetzungsverhältnisses ist diese Verstellung für die Lenkoperation jedoch im Ergebnis vernachlässigbar.
-
In 2 ist der Aufbau des erfindungsgemäßen Lenkgetriebes weiter veranschaulicht. Wie bereits ausgeführt setzt sich die Zahnstange aus zwei Zahnstangensegmenten ZS1, ZS2 zusammen, die im Zusammenspiel mit einer linken oder rechten Spurstange einen linken oder entsprechungsgemäß einen rechten Lenkschenkel einer Radaufhängung betätigen. Diese beiden Zahnstangensegmente ZS1, ZS2 werden über Hohlräder HR1, HR2 betätigt die als Stellglieder fungieren und jeweils mit einer Stirnradverzahnung versehen sind und über diese Stirnradverzahnung in das zugeordnete Zahnstangenelement ZS1, ZS2 eingreifen. Die beiden Hohlräder HR1, HR2 greifen mit ihrer Innenverzahnung in die Außenverzahnung der elastisch verformbaren, außenverzahnten Buchse ZB ein und sind somit zunächst mit der Buchse ZB gekoppelt. Der Eingriffszustand wird durch elastische Deformation der Buchse ZB erzwungen. Diese Deformation wird durch elliptische Aktuatorringe AR1, AR2 herbeigeführt, die hier zugleich jeweils als Innenringe eines Wälzlagers ausgebildet sind (vgl. hierzu 1). Die Buchse ZB ist torsionssteif mit der den Getriebeeingang GE darstellenden Lenkwelle GE gekoppelt. An der in dieser Darstellung erkennbaren Knickstelle der Lenkwelle GE sitzt ein hier nicht näher dargestelltes Kardangelenk.
-
Der Aktuator A1 ist als elektromechanischer Stelltrieb ausgebildet und bewirkt bei diesem Ausführungsbeispiel eine gegensinnige Drehung der beiden Innenringe AR1, AR2 und damit eine Verstellung der Relativ-Drehpositionen der beiden Hohlräder HR1, HR2 auf der außenverzahnten, radialelastischen Buchse ZB. Die gegensinnige Verstellung der Relativpositionen der Hohlräder HR1, HR2 bewirkt eine gegensinnige translatorische Verlagerung der beiden Zahnstangenelemente ZS1, ZS2 und damit eine Veränderung der Vorspureinstellung. Das erfindungsgemäße Lenkgetriebe kann so aufgebaut sein, dass die maximale Verlagerung der Zahnstangenelemente ZS1, ZS2 gegeneinander durch mechanische Mittel, z.B. Anschläge oder Koppelungsmittel derart begrenzt ist, dass im Falle einer Fehlfunktion des Lenkgetriebes die Zahnstangenelemente ZS1, ZS2 nicht unzulässig weit gegeneinander verlagert werden können. Derartige Anschläge können in vorteilhafter Weise an den Zahnstangenelementen ZS1, ZS2, oder insbesondere an oder zwischen den beiden Hohlrädern HR1, HR2 vorgesehen sein, so dass z.B. die Hohlräder HR1, HR2 gegeneinander nur um einen kleinen Winkel von z.B. 20° gegeneinander verdreht werden können.
-
In dem erfindungsgemäßen Lenkgetriebe können in vorteilhafter Weise hier nicht näher dargestellte Weg- oder Winkelaufnehmer, oder auch End- oder anderweitige Positionsdetektoren vorgesehen sein durch welche der gegenwärtige Einstellzustand des Lenkgetriebes erfasst und regelungstechnisch berücksichtigt werden kann.
-
In 3 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes dargestellt, das – zum Zwecke der Vorspureinstellung – sowohl eine gegensinnige Veränderung der Relativpositionen der Zahnstangenelemente ZS1, ZS2, als auch – zum Zwecke einer Aktiv Lenkung – eine die fahrerseitige Lenkoperation überlagernde zusätzliche aktuatorisch veranlasste gleichsinnige Verlagerung der Zahnstangenelemente ZS1, ZS2 ermöglicht. Hierbei sind wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 die Zahnstangenelemente ZS1, ZS2 über ein Gleitkeilgetriebe HD gekoppelt.
-
Das Gleitkeilgetriebe HD umfasst wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 ein erstes, sowie ein zweites Stellglied R1, R2 das in das erste bzw. zweite Zahnstangenelement ZS1, ZS2 eingreift, wobei diese beiden Stellglieder R1, R2 über das Gleitkeilgetriebe HD miteinander getrieblich gekoppelt sind. Diese getriebliche Koppelung ist mittels des Aktuators A1 derart einstellbar veränderbar, dass nach Maßgabe der Ansteuerung des Aktuators A1 die beiden Zahnstangenelemente ZS1, ZS2 innerhalb eines begrenzten Stellbereiches gegeneinander verlagerbar sind.
-
Das Gleitkeilgetriebe HD ist wiederum so gestaltet, dass dieses in seinem Aufbau das Prinzip eines sog. Harmonic-Drive Getriebes umsetzt und hierzu ein mit einer Außen- oder Innenverzahnung versehenes, radial elastisch verformbares, hier als Zahnbuchse ZB ausgeführtes Getriebeglied umfasst.
-
Das erste Stellglied R1 und das zweite Stellglied R2 ist jeweils als Stirnrad ausgebildet, das in das zugeordnete Zahnstangenelement ZS1, ZS2 eingreift. Das erste Stellglied R1 und das zweite Stellglied R2 ist jeweils mit einem innenverzahnten Hohlrad HR1, HR2 drehsteif gekoppelt. Die beiden Hohlräder HR1, HR2 sind axial abfolgend auf die radial elastisch verformbare Zahnbuchse ZB aufgesetzt, wobei die beiden Hohlräder HR1, HR2 über ihre Innenverzahnung auf einander diametral gegenüberliegenden Eingriffszonen mit der radial elastisch verformbaren Zahnbuchse ZB in Eingriff stehen und durch definierte elastische Deformation der Zahnbuchse ZB nach dem Prinzip eines Harmonic-Drive-Stelltriebs auf der radial elastisch verformbaren Zahnbuchse ZB gegeneinander verstellbar sind.
-
Die radial elastisch verformbare Zahnbuchse ZB ist auf ihrer Außenumfangsfläche mit einer Verzahnung versehen, welche abschnittsweise in die Innenverzahnung des jeweiligen Hohlrades HR1, HR2 eingreift. Die elastische Verformung der Zahnbuchse ZB wird wiederum über ein erstes und ein zweites elastisches Ringelement ER1, ER2 bewerkstelligt, welches in dem vom ersten oder zweiten Hohlrad HR1, HR2 umsäumten Bereich der Zahnbuchse ZB sitzt. In dem jeweiligen elastisch verformbaren Ringelement ER1, ER2 sitzt ein elliptisch gestaltetes Aktuatorringelement AR1, AR2, das über den elektromechanischen Aktuator A1 antreibbar ist, so dass dieses um eine zur Mittelachse X des jeweiligen Hohlrades HR1, HR2 konzentrische Umlaufachse drehbar ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Aktuator A1 wiederum derart gestaltet, dass durch diesen die beiden Aktuatorringelemente AR1, AR2 gegensinnig drehbar gekoppelt sind und damit bei Aktivierung des Aktuators A1 gegensinnig verdreht werden. Es ist jedoch auch hier wie bezüglich 1 bereits beschrieben möglich, Die Verzahnungen der Zahnbuchse ZB und der darauf sitzenden Hohlräder HR1, HR2 so aufeinander abzustimmen, dass bei gleichsinniger Drehung der Aktuatorringelemente AR1, AR2 die beiden Hohlräder HR1, HR2 auf der Zahnbuchse ZB gegeneinander verdreht werden.
-
Abweichend von der Variante nach 1 ist nunmehr bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die radial elastisch verformbare Zahnbuchse ZB mit dem Getriebeeingang GE hinsichtlich ihrer Drehposition einstellbar veränderbar gekoppelt. Der Getriebeeingang GE umfasst eine Getriebewelle, wobei an diese Getriebewelle ein mit einer Innenverzahnung versehenes drittes Hohlrad HR3 angebunden ist. Dieses dritte Hohlrad HR3 steht über seine Innenverzahnung mit dem elastisch verformbaren Buchsenelement ZB in Eingriff. Der Verzahnungseingriff der Zahnbuchse ZB in das dritte Hohlrad HR3 wird über ein drittes Aktuatorrad AR3 eingestellt. Dieses dritte Aktuatorrad AR3 ist über einen eigenständigen elektromechanischen Aktuator A2 nach Maßgabe eines von einer elektronischen Steuereinrichtung umgesetzten Aktiv-Lenkungskonzepts gesteuert drehbar.
-
Die Drehposition der elastisch verformbaren Zahnbuchse ZB gegenüber der Lenkwelle GE kann durch gesteuerte Drehung des dritten Aktuatorringelementes AR3 verändert werden. Wird die Drehposition der Zahnbuchse ZB gegenüber der Lenkwelle GE verändert, so wird diese Drehbewegung der ansonsten über die Lenkwelle GE veranlassten Drehung des Hohlrades HR3 überlagert und je nach Drehrichtung ergibt sich eine Addition oder eine Subtraktion der Drehwinkelbeiträge.
-
Der für die Veränderung der Drehwinkelposition der Zahnbuchse ZB gegenüber der Lenkwelle GE vorgesehene zweite Aktuator A2 ist vorzugsweise als elektromechanischer Aktuator ausgeführt und hinsichtlich seiner Antriebsleistung so ausgelegt, dass dieser eine Verstellung der Drehposition der Zahnbuchse ZB gegenüber der Lenkwelle GE mit einer für ein Aktiv-Lenkungssystem ausreichenden Leistung und Dynamik bewerkstelligen kann. Es ist auch möglich, über die erfindungsgemäß zwischen der Zahnbuchse ZB und der Lenkwelle GE realisierte Einstellmöglichkeit Stellvorgänge mit lediglich geringer Dynamik abzuwickeln, um beispielsweise eine Einstellung vorzunehmen, bei welcher das Lenkrad bei Geradausfahrt eine entsprechende Grundstellung einnimmt und nicht „schräg steht“. Auch hier kann der maximale Stellbereich begrenz werden, so dass bei Ausfall dieses Getriebeabschnitts die beiden Hohlräder HR1, HR2 ab einem konstruktiv festgelegten Stellweg ggf. zwangsweise von der Lenkwelle GE mitgenommen werden.
-
Abweichend von der Variante nach 1 sind hier die als Stirnräder ausgeführten Stellglieder R1, R2 axial zu den Hohlrädern HR1, HR2 versetzt angeordnet. Die kinematische Koppelung dieser Komponenten wird über eine Koax-Wellenanordnung KW bewerkstelligt. Diese verbindet das erste Stellglied R1 mit dem ersten Hohlrad HR1, sowie das zweite Stellglied R2 mit dem zweiten Hohlrad HR2. Die kinematische Koppelung der Zahnstangenelemente ZS1, ZS2 mit dem das Harmonic-Drive Konzept umsetzenden Gleitkeilgetriebe kann auch in abweichender Form, insbesondere in der bereits bezüglich 1 aufgezeigten Weise erfolgen.
-
Die Funktionsweise des Lenkgetriebes nach der zweiten Ausführungsform gleicht abgesehen von der zusätzlichen Verstellmöglichkeit der Zahnbuchse ZB gegenüber der Lenkwelle GE dem Ausführungsbeispiel nach 1. Werden die Aktuatorringelemente AR1, AR2 nach Maßgabe einer durch den Aktor A1 veranlassten Drehung gegeneinander verdreht, so wandern auch hier die Eingriffszonen zwischen den Hohlrädern HR1, HR2 und der Zahnradbuchse ZB. Da die Außenverzahnung der Zahnbuchse ZB und die Innenverzahnungen der Hohlräder R1, R2 unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen verdrehen sich die Hohlräder HR1, HR2 gegenüber der Zahnbuchse ZB. Im vorliegenden Falle ist das System so ausgelegt, dass die Aktuatorringelemente AR1, AR2 gegensinnig rotieren und hierbei die Hohlräder HR1, HR2 auf der Zahnbuchse ZB ebenfalls gegensinnig verstellt werden. Zum Antrieb der Aktuatorringelemente AR1, AR2 ist auch bei dieser Variante nur ein relativ geringes Antriebsmoment erforderlich, da das über die Zahnbuchse ZB und die Hohlräder HR1, HR2 realisierte Gleitkeilgetriebe eine sehr hohe Übersetzung, z.B. 1:140 aufweist. Die Aktuatorringelemente AR1, AR2 können dann wenn der Aktor A1 nicht aktiv ist in ihrer eingestellten Position verbleiben.
-
Das starre Hohlrad fungiert als Eingang, das als elastische Zahnbuchse gestaltete Stirnrad fungiert als Ausgang. Das elastische Stirnrad wird im Weiteren als Eingang für die Spurverstellungseinheit genutzt. Es werden zwei Harmonic-Drive Getriebe verwendet die durch einen Aktor gegeneinander verdreht werden um eine Relativbewegung der Ausgangswellen zu erhalten. Die beiden Ausgangswellen (starre Hohlräder) sind über zwei Wellen (Voll und Hohlwelle) an zwei Ritzel angeschlossen die wiederum mit zwei Zahnstangenelementen (für je ein Vorderrad) kämmen.
-
Alternativ ist ebenso eine bauliche Trennung der Einheiten Aktiv-Lenkung und Spurverstellung möglich. Die Erfindung betrifft im Kern ein neuartiges Lenkgetriebe, mit welchem sowohl eine aktive Veränderung der Lenkübersetzung als auch eine aktive Verstellung der Vorspur bzw. eine aktive Verstellung der Lenkwinkel der Räder zueinander ermöglicht wird. Hiermit werden einerseits Verbrauchseinsparungen erzielt und andrerseits eine Erhöhung der Fahrdynamik. In Summe können optimale Lenkwinkel je Rad zu jeder Fahrsituation eingestellt werden. Beide Systeme sind baulich zu einer Einheit zusammengefasst.
-
Das erfindungsgemäße System ist so ausgelegt, dass innerhalb eines vorzugsweise konstruktiv festgelegten maximalen Stellbereiches über den ersten Aktuator A1 stufenlos die jeweils durch eine elektronische Steuereinrichtung geforderte Vorspureinstellung mit hoher Stelldynamik einstellbar ist. Zudem kann über den zweiten Aktuator A2 während des Betriebs des Fahrzeuges der fahrerseitig veranlassten Drehung der Zahnradbuchse ZB eine weitere Drehwinkeländerung überlagert und damit eine Aktiv-Lenkung realisiert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
-
- A1
- Aktuator
- A2
- Aktuator
- G
- Lenkgetriebes
- ZS1
- Zahnstangenelement
- ZS2
- Zahnstangenelement
- HD
- Lenkgetriebe
- R1
- Stellglied
- R2
- Stellglied
- HR1
- Hohlrad
- HR2
- Hohlrad
- HR3
- Hohlrad
- AR3
- Aktuatorrad
- ZB
- Zahnbuchse
- ER1
- Ringelement
- ER2
- Ringelement
- W1
- Wälzkörperkranz
- W2
- Wälzkörperkranzes
- AR1
- Aktuatorringelement
- AR2
- Aktuatorringelement
- GE
- Getriebeeingang
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19956775 A1 [0005]
- DE 4115880 C2 [0006]
