DE102018221857A1

DE102018221857A1 - Elektrische Hilfskraftlenkung mit Energiespeicher

Info

Publication number: DE102018221857A1
Application number: DE102018221857.9A
Authority: DE
Inventors: Joachim Zanker; Christian Riese; Matthias Ehrmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-17
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2020-06-18

Abstract

Elektrisches Lenksystem für ein Kraftfahrzeug,mit mindestens einem Lenkaktuator, umfassend einem elektrischen Motor,welcher über ein Servogetriebe eine Kraft bereitstellt, um einen Lenkwinkel an einem Rad oder mehreren Rädern einzustellen,wobei an dem Lenkaktuator für mindestens eine Lenkrichtung ein mechanischer oder pneumatischer Energiespeicher (4) vorgesehen ist, welcher die Verstellung des Lenkwinkels an den Rädern unterstützen kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Hilfskraftlenkung für ein Kraftfahrzeug mit Energiespeichern.
Stand der Technik
Bei elektrischen Hilfskraftlenkungen werden die Fahrereingaben an einer Lenkhandhabe durch eine Sensorik registriert. Die ermittelten Signale werden an ein Steuergerät gesendet, welches einen elektrischen Servomotor ansteuert. Der Servomotor überträgt sein Hilfsmoment über ein Getriebe, beispielsweise ein Ritzel-Zahnstangengetriebe, auf die Spurstangen, welche den Lenkwinkel an den Rädern einstellen. Bekannt ist, dass mit einer Zahnstange beide Räder gleichzeitig verstellt werden. Bei neuartigen Einzelradstellern kann aber auch für jedes Rad ein einzelner Lenkaktuator vorgesehen sein.
Der Lenkaktuator ist so ausgelegt, dass er für alle Lastfälle eine ausreichend große Hilfskraft bereitstellen kann, um das vom Fahrer aufzubringende Handmoment auf einem akzeptablen Niveau zu halten. Der Servomotor muss hierfür entsprechend groß dimensioniert sein. Der für die Auslegung kritische Lastfall stellt das Parkieren dar, da hier im Bereich des Endanschlags im Stand schnell gelenkt wird. Dieser Bereich wird jedoch für dynamische Fahrmanöver nicht benötigt. Die Anforderungen an die Regelbarkeit in diesem Bereich sind daher geringer und weniger sicherheitskritisch. Das Zurücklenken nach dem Lenken im Stand tritt dagegen bei langsamer Fahrt auf, weshalb die notwendigen Kräfte hierfür geringer sind.
Es ist damit die Aufgabe der Erfindung, für den kritischen Lastfall eine zusätzliche Kraft zur Verschiebung der Zahn- bzw. Lenkstange bereitzustellen.
Dadurch soll es möglich sein, den oder die Lenkaktuator(en) kleiner zu dimensionieren.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre von Anspruch 1 gelöst, indem an der Lenkstange für jede Lenkrichtung je ein mechanischer oder pneumatischer Energiespeicher vorgesehen ist, welcher bei Erreichen des hohen Lastfalls aktiviert wird und eine zusätzliche Kraft auf die Lenkstange aufbringt.
Für den Energiespeicher wird vorzugsweise eine Schrauben- bzw. Druckfeder verwendet. Es ist aber auch ein Druckspeicher, wie z.B. ein Gaszylinder möglich.
Je nach Lenkaktuator weist ein Lenksystem eine Zahn- oder Lenkstange auf, welche in einem Gehäuse geführt wird und welche in üblicherweise Weise über die Spurstangen den Lenkwinkel an den Rädern einstellt. Erfindungsgemäß wird ein Energiespeicher im vorgespannten Zustand an der Lenkstange gehalten. Dazu ist der Energiespeicher zwischen einem festen Bund an der Lenkstange und einem beweglichen Halteelement eingeklemmt. Das Halteelement wird an dem Gehäuse und an der Lenkstange geführt. Beispielsweise kann das Halteelement Pins aufweisen, welche in jeweils eine Nut am Gehäuse und an der Lenkstange eingreifen.
Bei kleinen Lenkausschlägen im normalen Fahrbetrieb wird der Energiespeicher wie bereits erwähnt, im vorgespannten Zustand an der Lenkstange gehalten. Dazu ist das Halteelement an der Lenkstange eingerastet. Kommt das Halteelement in den Bereich des maximalen Lenkwinkels, z.B. beim Parkieren, löst sich das Halteelement aus der Verrastung mit der Lenkstange und rastet stattdessen an dem Gehäuse ein. Der Energiespeicher kann dann seine Energie abgeben indem sie sich am Gehäuse abdrückt.
Beim Zurücklenken in die Geradeausstellung löst sich das Haltelement aus der Verrastung mit dem Gehäuse. Der Energiespeicher wird beim Zurücklenken wieder vorgespannt und das Haltelement rastet anschließend wieder an der Lenkstange ein.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung des Energiespeichers
2 das Halteelement
3 einen Ausschnitt der Lenkstange
4 einen Ausschnitt des Gehäuses
5 eine perspektivische Darstellung des Zusammenbaus

1 zeigt in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung. Eine Lenkstange 1 ist in üblicherweise Weise in einem Gehäuse 2 verschiebbar gelagert. Die Lenkstange 1 weist einen festen Bund 8 auf. Zudem sind auf der Lenkstange 1 eine Druckfeder 4 und ein bewegliches ringförmiges Halteelement 3 angeordnet, wobei sich die Druckfeder 4 zwischen dem Halteelement 3 und dem Bund 8 befindet.
3 zeigt, dass die Lenkstange 1 eine Führungsnut 6 an ihrer Außenfläche aufweist, wobei die Führungsnut 6 nach einer geraden Strecke gekrümmt bzw. abgewinkelt ist.
4 zeigt, dass das Gehäuse 3 eine Führungsnut 7 an seiner Innenfläche aufweist, wobei die Führungsnut 7 nach einer geraden Strecke gekrümmt bzw. abgewinkelt ist.
2 zeigt das ringförmige Halteelement 3, welches einen durchgehenden Pin 5 aufweist. Der Pin 5 ragt radial an der Außen- und Innenfläche des Halteelements 3 hervor. Der an der Außenfläche hervorragende Pin 5 greift in die Nut 7 des Gehäuses ein. Der an der Innenfläche hervorragende Pin 5 greift in die Nut 6 der Lenkstange ein.
Im vorgespannten Zustand befindet sich der Pin 5 im gekrümmten Bereich der Nut 6 an der Lenkstange 1. Dadurch ist das Halteelement 3 mit der Lenkstange 1 verrastet bzw. verkoppelt. Gleichzeitig befindet sich der Pin 5 im geraden Bereich der Nut 7 des Gehäuses 3.
Beim maximalen Auslenken erreicht der Pin 5 den gekrümmten Bereich der Nut 7. Dabei wird das Halteelement 3 axial leicht gedreht, so dass sich das Halteelement 3 mit dem Gehäuse 3 verrastet bzw. verkoppelt. Durch die leichte Drehung wird die Kopplung mit der Lenkstange 1 gelöst, das heißt, der Pin 5 verlässt den gekrümmten Bereich der Nut 6. Die Druckfeder 4 kann nun ihre gespeicherte Energie abgeben, indem sie sich am Gehäuse 3 abdrückt und die Lenkstange 1 mit verschiebt.
Beim Zurücklenken in die Geradeausposition wird zunächst die Feder wieder vorgespannt bis der Pin 5 in den gekrümmten Bereich der Nut 6 an der Lenkstange 1 einläuft. Das Halteelement 3 dreht sich axial wieder leicht und koppelt sich dabei mit der Lenkstange 1. Gleichzeitig verlässt der Pin 5 den gekrümmten Bereich der Nut 7 am Gehäuse, wodurch die Kopplung mit dem Gehäuse gelöst wird.

Claims

Elektrisches Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Lenkaktuator, umfassend einem elektrischen Motor, welcher über ein Servogetriebe eine Kraft bereitstellt, um einen Lenkwinkel an einem Rad oder mehreren Rädern einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lenkaktuator für mindestens eine Lenkrichtung ein mechanischer oder pneumatischer Energiespeicher (4) vorgesehen ist, welcher die Verstellung des Lenkwinkels an den Rädern unterstützen kann.
Elektrisches Lenksystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Energiespeicher (4) als Druckfeder ausgeführt ist.
Elektrisches Lenksystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Energiespeicher (4) als Druckspeicher ausgeführt ist.
Elektrisches Lenksystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lenkaktuator eine Halteelement (3) angeordnet ist, welches den Energiespeicher (4) im vorgespannten Zustand hält und beim Auslenken der Fahrzeugräder im maximalen Bereich freigeben kann, so dass die gespeicherte Energie an den Lenkaktuator abgegeben wird, und dass das Halteelement (3) beim Zurücklenken wieder in die Halteposition wechselt, wodurch die Druckfeder (4) erneut vorgespannt werden kann.
Elektrisches Lenksystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkaktuator eine Lenkstange (1) umfasst, welche beweglich in einem Gehäuse (2) angeordnet ist, wobei der Energiespeicher (4) und das Halteelement (3) an der Lenkstange (1) angeordnet sind, wobei das Halteelement (3) in jeweils einer Nut (6, 7) am Gehäuse (2) und an der Lenkstange (1) geführt wird, wobei am Ende jeder Nut (6, 7) ein Rastelement angeordnet ist, so dass das Halteelement (3) in Abhängigkeit von der Position der Lenkstange (1) entweder am Gehäuse (2) oder an der Lenkstange (1) eingerastet ist.