DE102019204587A1

DE102019204587A1 - Rückstelleinrichtung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem und Steer-by-Wire-Lenksystem

Info

Publication number: DE102019204587A1
Application number: DE102019204587.1A
Authority: DE
Inventors: Juergen Hoersch; Matthias Bürckert; Stephanus Sebastiaan Bester; Florian Mueller; Patrick Riehm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2020-10-01
Also published as: WO2020200705A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rückstelleinrichtung (1) für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Gehäuse (2) angeordneten ersten Aufrollmechanismus (10), mit einem in dem Gehäuse (2) angeordneten zweiten Aufrollmechanismus (12), mit einem zwischen dem ersten Aufrollmechanismus (10) und dem zweiten Aufrollmechanismus (12) unter Vorspannung gehaltenen Aufrollmedium (14), und mit einem mit einer Lenkwelle (4) drehfest verbundenen Aufnahmeelement (16), um welches das Aufrollmedium (14) geführt ist, wobei ein durch den ersten Aufrollmechanismus (10) auf das Aufnahmeelement (16) in einer ersten Drehrichtung (R1) wirkende erste Drehmoment (D1) und ein durch den zweiten Aufrollmechanismus (12) auf das Aufnahmeelement (16) in einer zweiten Drehrichtung (R2) wirkende zweite Drehmoment (D2) in einer Mittenstellung der Lenkwelle (4) betragsgleich sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steer-by-Wire-Lenksystem für das Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rückstelleinrichtung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Im Rahmen von Steer-by-Wire-Lenksystemen ist herkömmlicherweise die an einem ersten axialen Endabschnitt mit dem Lenkrad verbundene Lenkwelle an einem zweiten axialen Endabschnitt mit einer elektrischen Maschine verbunden, welche dazu ausgebildet ist, ein fahrsituationsabhängiges Lenkmoment zu erzeugen. Ferner weist das Steer-by-Wire-Lenksystem eine Sensoreinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, eine Stellung der Lenkwelle zu erfassen.
Die elektrische Maschine erzeugt daher ein auf die Lenkwelle wirkendes Drehmoment, welches zum einen die Aufgabe erfüllt, eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads durch einen entsprechenden Lenkwiderstand zu begrenzen bzw. zu dämpfen und des Weiteren ein Drehmoment zu erzeugen, welches ein Rückstellen der Lenkwelle in eine Mittenstellung bewirkt.
DE 10 2017 214 530 A1 offenbart ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkungsgehäuse, einer abschnittsweise in das Lenkungsgehäuse eingefügten und in diesem drehbar gelagerte Lenkspindel und einem Elektromotor, wobei eine Motorwelle des Elektromotors mit der Lenkspindel gekoppelt ist, und wobei ein Rotor des Elektromotors konzentrisch zur Lenkspindel angeordnet ist, wobei die Motorwelle des Elektromotors zumindest abschnittsweise als Hohlwelle ausgebildet ist.
Es ist daher wünschenswert, im Falle eines Ausfalls der elektrischen Maschine eine Rückfallebene zur Erzeugung eines fahrsituationsabhängigen Lenkmoments zu haben.
Die Aufgabe wird mit einer Rückstelleinrichtung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Aufgabe wird des Weiteren mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Rückstelleinrichtung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Gehäuse angeordneten ersten Aufrollmechanismus, mit einem in dem Gehäuse angeordneten zweiten Aufrollmechanismus, mit einem zwischen dem ersten Aufrollmechanismus und dem zweiten Aufrollmechanismus unter Vorspannung gehaltenen Aufrollmedium, und mit einem mit einer Lenkwelle drehfest verbundenen Aufnahmeelement, um welches das Aufrollmedium geführt ist, wobei ein durch den ersten Aufrollmechanismus auf das Aufnahmeelement in einer ersten Drehrichtung wirkende erste Drehmoment und ein durch den zweiten Aufrollmechanismus auf das Aufnahmeelement in einer zweiten Drehrichtung wirkende zweite Drehmoment in einer Mittenstellung der Lenkwelle betragsgleich sind.
Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Rückstelleinrichtung, mit einer mit der Lenkwelle verbundenen elektrischen Maschine, welche dazu ausgebildet ist, ein fahrsituationsabhängiges Lenkmoment zu erzeugen, mit einer Sensoreinheit zum Erfassen einer Stellung eines mit der Lenkwelle verbundenen Lenkrads, und mit einer mit der Lenkwelle verbundenen Fliehkraftbremse, welche dazu ausgebildet ist, eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads zu verzögern.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorsehen der Rückstelleinrichtung für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs eine mechanische Rückfallebene für das Steer-by-Wire-Lenksystem bereitzustellen, die es ermöglicht, mit mechanischen Mitteln die Lenkwelle bei einer Kurvenfahrt mit einem vorgegebenen Lenkmoment zu beaufschlagen, welches die Neigung hat, die Lenkwelle zurück in eine Mittenstellung zu stellen.
Des Weiteren wird durch Vorsehen der Fliehkraftbremse eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads verzögert. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, bei beispielsweise einem plötzlichen Ausfall der elektrischen Maschine und einem dadurch bedingten plötzlichen Wegfall des durch die elektrische Maschine erzeugten Lenkmoments weiterhin ein natürliches Lenkgefühl beizubehalten.
Sowohl die Rückstelleinrichtung als auch die Fliehkraftbremse bewirken einen fahrsituationsabhängigen Lenkwiderstand, welcher im Falle der Rückstelleinrichtung in Richtung einer Mittenstellung der Lenkwelle wirkt und im Falle der Fliehkraftbremse ein zu schnelles Drehen des Lenkrads durch Erhöhung des Lenkwiderstands verhindert.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Aufnahmeelement durch eine Schnecke ausgebildet ist, wobei der erste Aufrollmechanismus ein an einem ersten axialen Endabschnitt der Schnecke angeordnetes erstes Aufrollelement zur Aufnahme des Aufrollmediums aufweist, und wobei der zweite Aufrollmechanismus ein an einem zweiten axialen Endabschnitt der Schnecke angeordnetes zweites Aufrollelement zur Aufnahme des Aufrollmediums aufweist.
Durch das Ausbilden des Aufnahmeelements durch eine Schnecke kann somit das Aufrollmedium in vorteilhafter Weise entlang der Windung der Schnecke geführt und an jeweiligen Endabschnitten auf das erste Aufrollelement und das zweite Aufrollelement aufgerollt werden. Somit kann eine effektive Kraftübertragung vom Aufrollmedium auf die Schnecke erreicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Aufrollmedium an einem ersten axialen Endabschnitt am ersten Aufrollelement befestigt und an einem zweiten axialen Endabschnitt am zweiten Aufrollelement befestigt ist, und wobei das Aufrollmedium vom ersten Aufrollelement über die Schnecke zum zweiten Aufrollelement geführt ist. Somit kann das Aufrollmedium durch das erste Aufrollelement und das zweite Aufrollelement effektiv unter Zugspannung gehalten werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Aufrollmechanismus ein erstes Federelement aufweist, welches das erste Aufrollelement zum Vorspannen des Aufrollmediums mit einer ersten Federkraft beaufschlagt, wobei das vorgespannte Aufrollmedium die Schnecke mit dem ersten Drehmoment in der ersten Drehrichtung beaufschlagt. Das erste Federelement setzt das Aufrollmedium somit in vorteilhafter Weise unter Vorspannung, um ein fahrsituationsabhängiges Lenkmoment im Lenkrad zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der zweite Aufrollmechanismus ein zweites Federelement aufweist, welches das zweite Aufrollelement zum Vorspannen des Aufrollmediums mit einer zweiten Federkraft beaufschlagt, wobei das vorgespannte Aufrollmedium die Schnecke mit dem zweiten Drehmoment in der zweiten Drehrichtung beaufschlagt. Das zweite Federelement setzt das Aufrollmedium somit in vorteilhafter Weise unter Vorspannung, um ein fahrsituationsabhängiges Lenkmoment im Lenkrad zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Federkennlinie des ersten Federelements und eine Federkennlinie des zweiten Federelements derart ausgelegt sind, dass das durch das Aufrollmedium auf die Schnecke wirkende erste Drehmoment und das durch das Aufrollmedium auf die Schnecke wirkende zweite Drehmoment in einer Mittenstellung der mit der Schnecke drehfest verbundenen Lenkwelle betragsgleich sind. Die Rückstelleinrichtung bewirkt somit in vorteilhafter Weise durch ihre Krafteinwirkung auf die Lenkwelle, dass diese in Richtung der Mittenstellung bewegt bzw. gehalten wird und in der Mittenstellung sich die durch das erste Federelement und das zweite Federelement erzeugten Kräfte gegenseitig aufheben.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Federkennlinie des ersten Federelements und die Federkennlinie des zweiten Federelements identisch sind, wobei ein Additionsbetrag der durch das erste Aufrollelement erzeugten ersten Federkraft und der durch das zweite Aufrollelement erzeugten zweiten Federkraft in jeder Stellung der Lenkwelle gleich ist.
Dies bewirkt in vorteilhafter Weise, dass bei einer Auslenkung der Lenkwelle in eine vorgegebene Richtung stets eines der Federelemente eine entsprechende Rückstellkraft auf die Lenkwelle aufbringt, um diese in Richtung einer Mittenstellung zurückzustellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Aufrollmedium durch eine erste Umlenkrolle von dem ersten Aufrollelement zur Schnecke und von der Schnecke durch eine zweite Umlenkrolle zum zweiten Aufrollelement umgelenkt wird, und wobei das Aufrollmedium entlang einer Windung der Schnecke geführt ist.
Das Vorsehen der ersten Umlenkrolle und der zweiten Umlenkrolle bewirkt somit in vorteilhafter Weise, dass das Aufrollmedium optimal von den Aufrollelementen zur Schnecke übertragen wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Aufrollelement im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, wobei das Aufrollmedium an einem Außenumfang des ersten Aufrollelements aufrollbar ist, wobei die Schnecke am ersten axialen Endabschnitt durch ein an einem Innenumfang des ersten Aufrollelements axial befestigtes erstes Kugellager gelagert ist, und wobei das zweite Aufrollelement im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, wobei das Aufrollmedium an einem Außenumfang des zweiten Aufrollelements aufrollbar ist, und wobei die Schnecke am zweiten axialen Endabschnitt durch ein an einem Innenumfang des zweiten Aufrollelements axial befestigtes zweites Kugellager gelagert ist.
Die Schnecke ist somit innerhalb der Aufrollelemente gelagert, wobei die Aufrollelemente in vorteilhafter Weise die zusätzliche Funktion aufweisen, dass an deren Außenoberfläche das Aufrollmedium aufrollbar ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Federelement durch eine Bandfeder ausgebildet ist, welche an einem ersten axialen Endabschnitt am Gehäuse und an einem zweiten axialen Endabschnitt am ersten Aufrollelement befestigt ist, wobei das erste Aufrollelement durch ein an einem Innenumfang des Gehäuses axial befestigtes drittes Kugellager gelagert ist, und wobei das zweite Federelement durch eine Bandfeder ausgebildet ist, welche an einem ersten axialen Endabschnitt am Gehäuse und an einem zweiten axialen Endabschnitt am zweiten Aufrollelement befestigt ist, und wobei das zweite Aufrollelement durch ein am Innenumfang des Gehäuses axial befestigtes viertes Kugellager gelagert ist.
Die Aufrollelemente sind somit in effektiver Weise im Gehäuse gelagert, sodass sich diese aufgrund der Federkraftbeaufschlagung durch die Federelemente relativ zum Gehäuse sowie relativ zur Lenkwelle drehen können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Aufrollelement an einer der Schnecke zugewandten Seite eine erste ringförmige Nut aufweist, in welche ein zum ersten Aufrollelement drehfestes erstes Ringelement eingesetzt ist, das zumindest einen ersten Vorsprung aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, an einem gehäusefesten ersten Vorsprung anzuschlagen, und wobei das zweite Aufrollelement an einer der Schnecke zugewandten Seite eine zweite ringförmige Nut aufweist, in welche ein zum zweiten Aufrollelement drehfestes zweites Ringelement eingesetzt ist, das zumindest einen ersten Vorsprung aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, an einem gehäusefesten zweiten Vorsprung anzuschlagen.
Die jeweiligen gehäusefesten Vorsprünge in Verbindung mit dem Vorsehen der Ringelemente mit entsprechenden Vorsprüngen weist somit den Vorteil auf, dass ein definierter Endanschlag in beide Drehrichtungen vorgesehen werden kann, wodurch die Federelemente nicht mehr drehbar sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schnecke eine in Axialrichtung abgestufte Geometrie aufweist, wobei eine radiale Abmessung der Schnecke an einem Mittenabschnitt größer als an den axialen Endabschnitten ist, und wobei das Aufrollmedium durch ein Seil, insbesondere ein Stahlseil, ein Kabel oder ein Band ausgebildet ist.
Die spezielle Geometrie der Schnecke ermöglicht in vorteilhafter Weise das Einbringen bzw. Einwirken eines konstanten Lenkmoments auf die Lenkwelle unabhängig von einer Stellung der Federelemente und der Aufrollelemente.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Fliehkraftbremse zwischen der elektrischen Maschine und der Rückstelleinrichtung angeordnet ist, wobei die Fliehkraftbremse ein mit der Lenkwelle drehfest verbundenes Mittenelement, ein ringförmiges Gehäuse, einen ersten Bremsschuh und einen zweiten Bremsschuh aufweist, wobei der erste Bremsschuh und der zweite Bremsschuh zwischen dem Mittenelement und dem ringförmigen Gehäuse angeordnet sind, wobei der erste Bremsschuh und der zweite Bremsschuh dazu ausgebildet sind, in Abhängigkeit einer Drehgeschwindigkeit der Lenkwelle eine vorgegebene Anpresskraft auf das feststehende Gehäuse auszuüben.
Somit kann eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads in vorteilhafter Weise ab einem definierbaren Schwellwert verzögert werden.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Figurenliste
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Rückstelleinrichtung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Längsschnittansicht der Rückstelleinrichtung für das Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3a eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts der Rückstelleinrichtung für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3b eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts der Rückstelleinrichtung für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung der Rückstelleinrichtung für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
6 eine Seitenansicht des Steer-by-Wire-Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
7 eine Längsschnittansicht einer Fliehkraftbremse des Steer-by-Wire-Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Rückstelleinrichtung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Rückstelleinrichtung 1 für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs weist einen in einem Gehäuse 2 angeordneten ersten Aufrollmechanismus 10 auf. Ferner weist die Rückstelleinrichtung 1 einen in dem Gehäuse 2 angeordneten zweiten Aufrollmechanismus 12 auf.
Darüber hinaus weist die Rückstelleinrichtung 1 ein zwischen dem ersten Aufrollmechanismus 10 und dem zweiten Aufrollmechanismus 12 unter Vorspannung gehaltenes Aufrollmedium 14 auf. Zusätzlich weist die Rückstelleinrichtung 1 ein mit einer Lenkwelle 4 drehfest verbundenes Aufnahmeelement 16 auf, um welches das Aufrollmedium 14 geführt ist.
Ein durch den ersten Aufrollmechanismus 10 auf das Aufnahmeelement 16 in einer ersten Drehrichtung R1 wirkendes erstes Drehmoment D1 und ein durch den zweiten Aufrollmechanismus 12 auf das Aufnahmeelement 16 in einer zweiten Drehrichtung R2 wirkende zweite Drehmoment D2 sind in einer Mittenstellung der Lenkwelle 4 betragsgleich.
Das Aufnahmeelement 16 ist vorzugsweise als Schnecke ausgebildet. Der erste Aufrollmechanismus 10 weist an einem (in 1 nicht gezeigten) ersten axialen Endabschnitt der Schnecke angeordnetes erstes Aufrollelement 18 zur Aufnahme des Aufrollmediums 14 auf. Ferner weist der zweite Aufrollmechanismus 12 ein an einem (in 1 nicht gezeigten) zweiten axialen Endabschnitt der Schnecke angeordnetes zweites Aufrollelement 20 zur Aufnahme des Aufrollmediums 14 auf.
Das Aufrollmedium 14 ist an einem ersten axialen Endabschnitt 14a am ersten Aufrollelement 18 befestigt. Ferner ist das Aufrollmedium 14 an einem zweiten axialen Endabschnitt 14b am zweiten Aufrollelement 20 befestigt.
Das Aufrollmedium 14 ist vom ersten Aufrollelement 18 über die Schnecke zum zweiten Aufrollelement 20 geführt. Der erste Aufrollmechanismus 10 weist ein erstes Federelement 22 auf. Das erste Federelement 22 beaufschlagt das erste Aufrollelement 18 zum Vorspannen des Aufrollmediums 14 mit einer ersten Federkraft F1. Das vorgespannte Aufrollmedium 14 beaufschlagt die Schnecke mit dem ersten Drehmoment D1 in der ersten Drehrichtung R1.
Der zweite Aufrollmechanismus 12 weist ein zweites Federelement 24 auf. Das zweite Federelement 24 beaufschlagt das zweite Aufrollelement 20 zum Vorspannen des Aufrollmediums 14 mit einer zweiten Federkraft F2. Das vorgespannte Aufrollmedium 14 beaufschlagt die Schnecke mit dem zweiten Drehmoment D2 in der zweiten Drehrichtung R2.
Eine Federkennlinie des ersten Federelements 22 und eine Federkennlinie des zweiten Federelements 24 sind derart ausgelegt, dass das durch das Aufrollmedium 14 auf die Schnecke wirkende erste Drehmoment D1 und das durch das Aufrollmedium 14 auf die Schnecke wirkende zweite Drehmoment D2 in einer Mittenstellung der mit der Schnecke drehfest verbundenen Lenkwelle 4 betragsgleich sind.
Die Federkennlinie des ersten Federelements 22 und die Federkennlinie des zweiten Federelements 24 sind identisch. Ein Additionsbetrag der durch das erste Aufrollelement 18 erzeugten ersten Federkraft F1 und der durch das zweite Aufrollelement 20 erzeugten zweiten Federkraft F2 ist in jeder Stellung der Lenkwelle 4 gleich.
Das Aufrollmedium 14 wird durch eine erste Umlenkrolle 26 von dem ersten Aufrollelement 18 zur Schnecke und von der Schnecke durch eine zweite Umlenkrolle 28 zum zweiten Aufrollelement 20 umgelenkt. Das Aufrollmedium 14 ist entlang einer Windung 16c der Schnecke geführt.
Die Schnecke weist ferner eine in Axialrichtung abgestufte Geometrie auf. Eine radiale Abmessung der Schnecke ist an einem Mittenabschnitt 16d größer als an den axialen Endabschnitten 16a, 16b. Das Aufrollmedium ist vorzugsweise durch ein Seil, insbesondere ein Stahlseil, ausgebildet. Alternativ kann das Aufrollmedium 14 beispielsweise durch ein Kabel bzw. ein kabelummanteltes Seil oder ein Band ausgebildet sein. Das Band kann beispielsweise ein Textilband oder ein Metallband sein.
2 zeigt eine Längsschnittansicht der Rückstelleinrichtung für das Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das Aufnahmeelement 16 ist durch die Schnecke ausgebildet. Der erste Aufrollmechanismus weist das an dem ersten axialen Endabschnitt 16a der Schnecke angeordnete erste Aufrollelement 18 zur Aufnahme des Aufrollmediums 14 auf. Ferner weist der zweite Aufrollmechanismus 12 das an dem zweiten axialen Endabschnitt 16b der Schnecke angeordnete zweite Aufrollelement 20 zur Aufnahme des Aufrollmediums 14 auf.
Das erste Aufrollelement 18 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Das Aufrollmedium 14 ist an einem Außenumfang 18a des ersten Aufrollelements 18 aufrollbar. Die Schnecke ist am ersten axialen Endabschnitt 16a durch ein an einem Innenumfang 18b des ersten Aufrollelements 18 axial befestigtes erstes Kugellager 30 gelagert.
Das zweite Aufrollelement 20 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Das Aufrollmedium 14 ist an einem Außenumfang 20a des zweiten Aufrollelements 20 aufrollbar. Die Schnecke ist am zweiten axialen Endabschnitt 16b durch ein an einem Innenumfang 20b des zweiten Aufrollelements 20 axial befestigtes zweites Kugellager 32 gelagert.
Das erste Federelement 22 ist durch eine Bandfeder ausgebildet. Die Bandfeder ist an einem zweiten axialen Endabschnitt 22b am ersten Aufrollelement 18 befestigt. Das erste Aufrollelement 18 ist durch ein an einem Innenumfang 2a des Gehäuses 2 axial befestigtes drittes Kugellager 34 gelagert.
Das zweite Federelement 24 ist ebenfalls durch eine Bandfeder ausgebildet. Die Bandfeder ist an einem ersten axialen Endabschnitt 24a am Gehäuse 2 und an einem zweiten axialen Endabschnitt 24b am zweiten Aufrollelement 20 befestigt. Das zweite Aufrollelement 20 ist durch ein am Innenumfang 2a des Gehäuses 2 axial befestigtes viertes Kugellager 36 gelagert.
3a zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts der Rückstelleinrichtung für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das erste Aufrollelement 18 weist an einer der Schnecke zugewandten Seite 18c eine erste ringförmige Nut 18d auf. In die erste ringförmige Nut 18d ist ein zum ersten Aufrollelement 18 drehfestes erstes Ringelement 38 eingesetzt. Das erste Ringelement 38 weist einen ersten Vorsprung 38a und einen zweiten Vorsprung 38b auf. Der erste Vorsprung 38a und der zweite Vorsprung 38b sind dazu ausgebildet, an einem (in 3a nicht dargestellten) gehäusefesten ersten Vorsprung anzuschlagen.
3b zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts der Rückstelleinrichtung für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Das zweite Aufrollelement 20 weist an einer der Schnecke zugewandten Seite 20c eine zweite ringförmige Nut 20d auf. In die zweite ringförmige Nut 20d ist ein zum zweiten Aufrollelement 20 drehfestes zweites Ringelement 40 eingesetzt.. das zweite Ringelement 40 weist einen ersten Vorsprung 40a und einen zweiten Vorsprung 40b auf. Der erste Vorsprung 40a und der zweite Vorsprung 40b sind dazu ausgebildet, an einem (in 3b nicht gezeigten) gehäusefesten zweiten Vorsprung anzuschlagen.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Rückstelleinrichtung für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das Gehäuse 2 weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung ausgebildeten Öffnungen auf. Der gehäusefeste erste Vorsprung 2b ist derart angeordnet, dass der erste Vorsprung 38a des in die ringförmige Nut des Aufrollelements 18 am gehäusefesten ersten Vorsprung 2b anschlagen kann.
Ferner ist die Befestigung der jeweiligen Endabschnitte des zweiten Federelements 24 dargestellt. Der erste axiale Endabschnitt 24a des zweiten Federelements 24 ist am Gehäuse 2 befestigt. Der zweite axiale Endabschnitt 24b des zweiten Federelements ist am zweiten Aufrollelement 20 befestigt.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Das Steer-by-Wire-Lenksystem für das Kraftfahrzeug weist die Rückstelleinrichtung 1 auf. Ferner weist das Steer-by-Wire-Lenksystem eine mit der Lenkwelle 4 verbundene elektrische Maschine 42 auf. Die elektrische Maschine 42 ist dazu ausgebildet, ein fahrsituationsabhängiges Lenkmoment zu erzeugen.
Darüber hinaus weist das Steer-by-Wire-Lenksystem eine Sensoreinheit 44 zum Erfassen einer Stellung eines mit der Lenkwelle 4 verbundenen Lenkrads 46 auf.
Ferner weist das Steer-by-Wire-Lenksystem eine mit der Lenkwelle 4 verbundene Fliehkraftbremse 48 auf. Die Fliehkraftbremse 48 ist dazu ausgebildet, eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads 46 zu verzögern.
6 zeigt eine Seitenansicht des Steer-by-Wire-Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Fliehkraftbremse 48 ist in der vorliegenden Darstellung auf der zur elektrischen Maschine 42 benachbarten Seite der Rückstelleinrichtung 1 angeordnet. Die Fliehkraftbremse 48 weist ein ringförmiges Gehäuse 52 auf, welches mit dem Gehäuse 2 der Rückstelleinrichtung 1 fest verbunden ist.
7 zeigt eine Längsschnittansicht einer Fliehkraftbremse des Steer-by-Wire-Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Fliehkraftbremse 48 weist ein mit der Lenkwelle 4 drehfest verbundenes Mittenelement 50, ein ringförmiges Gehäuse 52, einen ersten Bremsschuh 54 und einen zweiten Bremsschuh 56 auf.
Der erste Bremsschuh 54 und der zweite Bremsschuh 56 sind zwischen dem Mittenelement 50 und dem ringförmigen Gehäuse 2 angeordnet. Der erste Bremsschuh 54 und der zweite Bremsschuh 56 sind dazu ausgebildet, in Abhängigkeit einer Drehgeschwindigkeit der Lenkwelle 4 eine vorgegebene Anpresskraft auf das feststehende Gehäuse 2 auszuüben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017214530 A1 [0004]

Claims

Rückstelleinrichtung (1) für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Gehäuse (2) angeordneten ersten Aufrollmechanismus (10); mit einem in dem Gehäuse (2) angeordneten zweiten Aufrollmechanismus (12); mit einem zwischen dem ersten Aufrollmechanismus (10) und dem zweiten Aufrollmechanismus (12) unter Vorspannung gehaltenen Aufrollmedium (14); und mit einem mit einer Lenkwelle (4) drehfest verbundenen Aufnahmeelement (16), um welches das Aufrollmedium (14) geführt ist, wobei ein durch den ersten Aufrollmechanismus (10) auf das Aufnahmeelement (16) in einer ersten Drehrichtung (R1) wirkende erste Drehmoment (D1) und ein durch den zweiten Aufrollmechanismus (12) auf das Aufnahmeelement (16) in einer zweiten Drehrichtung (R2) wirkende zweite Drehmoment (D2) in einer Mittenstellung der Lenkwelle (4) betragsgleich sind.
Rückstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (16) durch eine Schnecke ausgebildet ist, wobei der erste Aufrollmechanismus (10) ein an einem ersten axialen Endabschnitt (16a) der Schnecke angeordnetes erstes Aufrollelement (18) zur Aufnahme des Aufrollmediums (14) aufweist, und wobei der zweite Aufrollmechanismus (12) ein an einem zweiten axialen Endabschnitt (16b) der Schnecke angeordnetes zweites Aufrollelement (20) zur Aufnahme des Aufrollmediums (14) aufweist.
Rückstelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufrollmedium (14) an einem ersten axialen Endabschnitt (14a) am ersten Aufrollelement (18) befestigt und an einem zweiten axialen Endabschnitt (14b) am zweiten Aufrollelement (20) befestigt ist, und wobei das Aufrollmedium (14) vom ersten Aufrollelement (18) über die Schnecke zum zweiten Aufrollelement (20) geführt ist.
Rückstelleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aufrollmechanismus (10) ein erstes Federelement (22) aufweist, welches das erste Aufrollelement (18) zum Vorspannen des Aufrollmediums (14) mit einer ersten Federkraft (F1) beaufschlagt, wobei das vorgespannte Aufrollmedium (14) die Schnecke mit dem ersten Drehmoment (D1) in der ersten Drehrichtung (R1) beaufschlagt.
Rückstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aufrollmechanismus (12) ein zweites Federelement (24) aufweist, welches das zweite Aufrollelement (20) zum Vorspannen des Aufrollmediums (14) mit einer zweiten Federkraft (F2) beaufschlagt, wobei das vorgespannte Aufrollmedium (14) die Schnecke mit dem zweiten Drehmoment (D2) in der zweiten Drehrichtung (R2) beaufschlagt.
Rückstelleinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkennlinie des ersten Federelements (22) und eine Federkennlinie des zweiten Federelements (24) derart ausgelegt sind, dass das durch das Aufrollmedium (14) auf die Schnecke wirkende erste Drehmoment (D1) und das durch das Aufrollmedium (14) auf die Schnecke wirkende zweite Drehmoment (D2) in einer Mittenstellung der mit der Schnecke drehfest verbundenen Lenkwelle (4) betragsgleich sind.
Rückstelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkennlinie des ersten Federelements (22) und die Federkennlinie des zweiten Federelements (24) identisch sind, wobei ein Additionsbetrag der durch das erste Aufrollelement (18) erzeugten ersten Federkraft (F1) und der durch das zweite Aufrollelement (20) erzeugten zweiten Federkraft (F2) in jeder Stellung der Lenkwelle (4) gleich ist.
Rückstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufrollmedium (14) durch eine erste Umlenkrolle (26) von dem ersten Aufrollelement (18) zur Schnecke und von der Schnecke durch eine zweite Umlenkrolle (28) zum zweiten Aufrollelement (20) umgelenkt wird, und wobei das Aufrollmedium (14) entlang einer Windung (16c) der Schnecke geführt ist.
Rückstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufrollelement (18) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, wobei das Aufrollmedium (14) an einem Außenumfang (18a) des ersten Aufrollelements (18) aufrollbar ist, wobei die Schnecke am ersten axialen Endabschnitt (16a) durch ein an einem Innenumfang (18b) des ersten Aufrollelements (18) axial befestigtes erstes Kugellager (30) gelagert ist, und wobei das zweite Aufrollelement (20) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, wobei das Aufrollmedium (14) an einem Außenumfang (20a) des zweiten Aufrollelements (20) aufrollbar ist, und wobei die Schnecke am zweiten axialen Endabschnitt (16b) durch ein an einem Innenumfang (20b) des zweiten Aufrollelements (20) axial befestigtes zweites Kugellager (32) gelagert ist.
Rückstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (22) durch eine Bandfeder ausgebildet ist, welche an einem ersten axialen Endabschnitt (22a) am Gehäuse (2) und an einem zweiten axialen Endabschnitt (22b) am ersten Aufrollelement (18) befestigt ist, wobei das erste Aufrollelement (18) durch ein an einem Innenumfang (2a) des Gehäuses (2) axial befestigtes drittes Kugellager (34) gelagert ist, und wobei das zweite Federelement (24) durch eine Bandfeder ausgebildet ist, welche an einem ersten axialen Endabschnitt (24a) am Gehäuse (2) und an einem zweiten axialen Endabschnitt (24b) am zweiten Aufrollelement (20) befestigt ist, und wobei das zweite Aufrollelement (20) durch ein am Innenumfang (2a) des Gehäuses (2) axial befestigtes viertes Kugellager (36) gelagert ist.
Rückstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Aufrollelement (18) an einer der Schnecke zugewandten Seite (18c) eine erste ringförmige Nut (18d) aufweist, in welche ein zum ersten Aufrollelement (18) drehfestes erstes Ringelement (38) eingesetzt ist, das zumindest einen ersten Vorsprung (38a) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, an einem gehäusefesten ersten Vorsprung (2b) anzuschlagen, und wobei das zweite Aufrollelement (20) an einer der Schnecke zugewandten Seite (20c) eine zweite ringförmige Nut (20d) aufweist, in welche ein zum zweiten Aufrollelement (20) drehfestes zweites Ringelement (40) eingesetzt ist, das zumindest einen ersten Vorsprung (40a) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, an einem gehäusefesten zweiten Vorsprung (2c) anzuschlagen.
Rückstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke eine in Axialrichtung abgestufte Geometrie aufweist, wobei eine radiale Abmessung der Schnecke an einem Mittenabschnitt (16d) größer als an den axialen Endabschnitten (16a, 16b) ist, und wobei das Aufrollmedium (14) durch ein Seil, insbesondere ein Stahlseil, ein Kabel oder ein Band ausgebildet ist.
Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer Rückstelleinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12; mit einer mit der Lenkwelle (4) verbundenen elektrischen Maschine (42), welche dazu ausgebildet ist, ein fahrsituationsabhängiges Lenkmoment zu erzeugen; mit einer Sensoreinheit (44) zum Erfassen einer Stellung eines mit der Lenkwelle (4) verbundenen Lenkrads (46); und mit einer mit der Lenkwelle (4) verbundenen Fliehkraftbremse (48), welche dazu ausgebildet ist, eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads (46) zu verzögern.
Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftbremse (48) zwischen der elektrischen Maschine (42) und der Rückstelleinrichtung (1) angeordnet ist, wobei die Fliehkraftbremse (48) ein mit der Lenkwelle (4) drehfest verbundenes Mittenelement (50), ein ringförmiges Gehäuse (52), einen ersten Bremsschuh (54) und einen zweiten Bremsschuh (56) aufweist, wobei der erste Bremsschuh (54) und der zweite Bremsschuh (56) zwischen dem Mittenelement (50) und dem ringförmigen Gehäuse (2) angeordnet sind, wobei der erste Bremsschuh (54) und der zweite Bremsschuh (56) dazu ausgebildet sind, in Abhängigkeit einer Drehgeschwindigkeit der Lenkwelle (4) eine vorgegebene Anpresskraft auf das feststehende Gehäuse (2) auszuüben.