DE102020125258A1

DE102020125258A1 - Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug

Info

Publication number: DE102020125258A1
Application number: DE102020125258.7A
Authority: DE
Inventors: Mario Lübstorf
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-03-31
Also published as: CN116323371A; JP2023542721A; WO2022063517A1; US20230331292A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem (10) für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem ersten Lenkgetriebe (12) und mit wenigstens einem ersten Lenkmechanismus (14) zur Lenkung wenigstens eines ersten Fahrzeugrades (16), wobei das erste Lenkgetriebe (12) mit dem ersten Lenkmechanismus (14) gekoppelt ist, mit wenigstens einem zweiten Lenkgetriebe (18) und mit wenigstens einem zweiten Lenkmechanismus (20) zur Lenkung wenigstens eines zweiten Fahrzeugrades (22), wobei das zweite Lenkgetriebe (18) mit dem zweiten Lenkmechanismus (20) gekoppelt ist, und mit wenigstens einem Spannmechanismus (26), der mit dem ersten Lenkgetriebe (12) und mit dem zweiten Lenkgetriebe (18) derart gekoppelt ist, dass das erste Lenkgetriebe (12) und das zweite Lenkgetriebe (18), insbesondere im Ruhezustand und entgegengesetzt, zueinander vorspannbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem ersten Lenkgetriebe und mit wenigstens einem ersten Lenkmechanismus zur Lenkung wenigstens eines ersten Fahrzeugrades, wobei das erste Lenkgetriebe mit dem ersten Lenkmechanismus gekoppelt ist, mit wenigstens einem zweiten Lenkgetriebe und mit wenigstens einem zweiten Lenkmechanismus zur Lenkung wenigstens eines zweiten Fahrzeugrades, wobei das zweite Lenkgetriebe mit dem zweiten Lenkmechanismus gekoppelt ist, und mit wenigstens einem Spannmechanismus.
Auf Lenksystemen für Fahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge, werden zukünftig weiter anwachsende Funktionsanforderungen gestellt, da das Lenksystem im Zuge der (Teil-)Automatisierung von Fahrzeuge eine zentrale Rolle spielt.
Dabei ist es besonders wichtig, dass das Lenksystem präzise und zuverlässig funktioniert, diesen wachsenden Funktionsanforderungen Rechnung trägt und dennoch hinsichtlich Bauraumanforderungen weiter optimiert werden kann.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Lenksysteme für Fahrzeuge bekannt.
So zeigt die DE 10114600 A1 eine Fahrzeuglenkung aufweisend eine vom Fahrer betätigbare Lenkbetätigungseinrichtung, insbesondere Lenkhandrad, jeweils ein elektromechanisches Stellaggregat zum Steuern jeweils eines rechts und links an einem Fahrzeugkörper befindlichen lenkbaren Rades eines Radpaares einer lenkbaren Fahrzeugachse, Mittel, die bei einem Ausfall oder einer Störung eines der beiden einer lenkbaren Fahrzeugachse zugeordneten Stellaggregate durch das jeweils andere, noch funktionstüchtige Stellaggregat die Steuerung der beiden Fahrzeugräder dieser Fahrzeugachse sicherstellen.
Ferner offenbart die DE 112012806263 T5 eine Fahrzeuglenkvorrichtung enthaltend: eine Lenkvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein gelenktes Rad gemäß Bedienung eines Fahrzeuglenkrads zu drehen, wobei die Lenkvorrichtung einen ersten Motor und einen zweiten Motor zum Lenken enthält, die elektrische Charakteristiken haben, die zueinander gemeinsam gesetzt sind; einen ersten Stromsensor, der konfiguriert ist, um einen ersten Stromwert eines durch den ersten Motor fließenden Stroms zu erfassen; einen zweiten Stromsensor, der konfiguriert ist, um einen zweiten Stromwert eines durch den zweiten Motor fließenden Stroms zu erfassen; sowie Abnormalitätsdiagnoseeinheiten.
Derartige Lenkeinrichtungen aus dem Stand der Technik sind nach wie vor komplex und aus vielen Bauteilen bestehend aufgebaut und teuer, erfordern einen großen Bauraum und weisen ein hohes Gewicht auf.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lenksystem der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass das Lenksystem redundant ausgebildet ist, weniger Gewicht aufweist, kostengünstig herstellbar ist und präziser Lenkbefehle an die Fahrzeugräder umsetzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass ein Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem ersten Lenkgetriebe und mit wenigstens einem ersten Lenkmechanismus zur Lenkung wenigstens eines ersten Fahrzeugrades, wobei das erste Lenkgetriebe mit dem ersten Lenkmechanismus gekoppelt ist, mit wenigstens einem zweiten Lenkgetriebe und mit wenigstens einem zweiten Lenkmechanismus zur Lenkung wenigstens eines zweiten Fahrzeugrades, wobei das zweite Lenkgetriebe mit dem zweiten Lenkmechanismus gekoppelt ist, und mit wenigstens einem Spannmechanismus vorgesehen ist, der mit dem ersten Lenkgetriebe und mit dem zweiten Lenkgetriebe derart gekoppelt ist, dass das erste Lenkgetriebe und das zweite Lenkgetriebe, insbesondere im Ruhezustand und entgegengesetzt, zueinander vorspannbar sind.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass das Lenksystem zwei unabhängige Lenkgetriebe aufweist, so dass das Lenksystem als redundantes Lenksystem ausgebildet ist. Ferner sind das erste und zweite Lenkgetriebe über einen Spannmechanismus miteinander gekoppelt, der die beiden Lenkgetriebe vorspannt. Diese Vorspannung hat den Vorteil bzw. Hintergrund, dass das Lenkspiel in den beiden Lenkgetrieben und den damit gekoppelten ersten und zweiten Lenkmechanismen aufgehoben bzw. ausgeglichen werden kann. Dadurch kann das Lenksystem präziser arbeiten, so dass sich die Betriebssicherheit des Lenksystems einerseits und des Fahrzeugs bzw. Nutzfahrzeugs andererseits verbessert. Im Falle eines Normalbetriebs dient der Spannmechanismus ausschließlich zur Vorspannung beider Lenkgetriebe und nicht dazu, um Lenkbewegungen von dem ersten auf das zweite Lenkgetriebe zu übertragen oder umgekehrt. Insbesondere sind hierbei das erste Lenkgetriebe und das zweite Lenkgetriebe im Ruhezustand und entgegengesetzt zueinander vorspannbar. Im Falle eines Ausfalls des ersten und/oder zweiten Lenkgetriebes dient der Spannmechanismus, neben seiner Funktion als spielausgleichendes Element, als Mitnehmer, um die Lenkbewegungen des noch intakten ersten oder zweiten Lenkgetriebes an den ersten oder zweiten Lenkmechanismus zu übertragen und so die Lenkbarkeit beider Fahrzeugräder weiterhin sicher zu gewährleisten.
Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass der Spannmechanismus an dem ersten Lenkmechanismus und an den zweiten Lenkmechanismus angelenkt ist. Der erste und zweite Lenkmechanismus sind gemäß vorliegender Erfindung als ein Gestänge mit einem oder mehreren Gelenken ausgebildet, das die jeweiligen Spurstangen mit dem ersten und zweiten Lenkgetriebe verbindet. Somit kann der Spannmechanismus sehr einfach mit dem ersten und zweiten Lenkmechanismus verbunden bzw. gekoppelt werden. Folglich kann auf teure und aufwändig herzustellende Lenkbestandteile wie Zahnstangen verzichtet werden, so dass ein kostengünstiges Lenksystem bereitstellbar ist. Der Spannmechanismus ist jedoch das einzige mechanische Verbindungs- bzw. Kopplungselement zwischen dem ersten und zweiten Lenkmechanismus, da diese im Normalbetrieb voneinander unabhängig von dem ersten bzw. zweiten Lenkgetriebe angetrieben werden.
Weiter ist vorstellbar, dass der Spannmechanismus im montierten Zustand elastisch vorspannbar und/oder vorgespannt ist. Diese Art der elastischen und mechanischen Vorspannung bietet strukturell eine sehr einfache und sichere Möglichkeit, die beiden Lenkmechanismen und Lenkgetriebe gegeneinander vorzuspannen, da kein zusätzliches Bauteil vorgesehen werden muss, um die Vorspannung zu gewährleisten. Zudem ist diese Lösung sehr kostengünstig und leicht. Der Spannmechanismus kann dabei insbesondere als elastisch vorspannbare/r/s und/oder vorgespannte/r/s Spannstange, Spannstab, Spannspeiche, Spannrohr, Spannbalken oder Spannstock ausgebildet sein.
Zudem ist denkbar, dass der Spannmechanismus wenigstens einen Längenverstellmechanismus und/oder Teleskopmechanismus aufweist. Dadurch kann die Vorspannung besonders präzise eingestellt werden. Dies ist besonders deshalb vorteilhaft, weil eine zu große Vorspannung eine mechanische Belastung für die beiden Lenkmechanismen und Lenkgetriebe darstellen würde und deren Lebensdauer verkürzt. Eine zu kleine Vorspannung ist jedoch ebenfalls nachteilig, da sodann der Effekt der im Wesentlichen gesamten Spielaufhebung des Lenksystems zunichte gemacht werden würde. Insofern ist die präzise Einstellung der Vorspannung mittels des Spannmechanismus sehr wichtig im Sinne eines zuverlässig funktionierenden Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Außerdem ist es möglich, dass der Spannmechanismus wenigstens ein elastisches Federelement aufweist. Durch das Federelement können wichtige Parameter wie: Vorspannkraft, Dämpfungscharakteristik, Vorspannweg, Vorspannrichtung und Vorspannelastizität des Spannmechanismus spezifisch auf das jeweilige Lenksystem eingestellt werden, so dass ein guter Kompromiss zwischen zu viel und zu wenig Vorspannung durch Auswahl des passenden elastischen Federelements adressierbar ist. In Kombination mit dem Längenverstellmechanismus und/oder Teleskopmechanismus ist das elastische Federelement besonders vorteilhaft, weil dadurch die vorstehend beschriebenen Parameter noch genauer einstellbar sind.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das elastische Federelement als Axialfederelement ausgebildet ist. Durch das Vorsehen eines Axialfederelements lassen sich die vorstehend beschriebenen Parameter damit sehr einfach einstellen, da der Spannmechanismus gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als starres stabförmiges, balkenförmiges oder stangenförmiges Element ausgebildet sein kann (d.h. seine Länge ist verglichen mit Höhe und Breite erheblich länger). Der Spannmechanismus entfaltet somit im Wesentlichen in axialer Richtung in Kombination mit dem Axialfederelement seine Funktion bzw. Wirkung der Vorspannung wie vorstehend beschrieben.
Ebenfalls ist vorstellbar, dass das elastische Federelement als Radialfederelement, insbesondere Blattfederelement, ausgebildet ist. Durch das Radialfederelement kann die Vorspannung des Spannmechanismus konstruktiv sehr einfach, gewichtssparend unter Einsatz sehr weniger Bauteile umgesetzt werden, da z.B. Blattfederelemente sehr einfache, aber auch sehr zuverlässige und ausgereifte Maschinenelemente mit klar definierten elastischen Eigenschaften sind. Somit stellt das Radialfederelement ein sehr effizientes und sicheres Bauteil dar, um den Spannmechanismus auszubilden, da zu dessen Ausgestaltung ggf. lediglich ein Bauteil nötig ist.
Darüber hinaus ist denkbar, dass das zweite Lenkgetriebe baulich in wenigstens einer Dimension kleiner ausgebildet ist als das erste Lenkgetriebe. Das zweite Lenkgetriebe, das auch als sogenannter „Power-Pack“ bezeichnet wird, ist mechanisch nicht mit einem Fahrzeuglenkrad und einer Lenksäule verbunden, so dass es ausschließlich über eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung angesteuert wird. Somit können bei dem zweiten Lenkgetriebe auf einige Bauteile zur mechanischen Anbindung an die Lenksäule verzichtet werden, wodurch es insgesamt kleiner ausgebildet sein kann als das erste Lenkgetriebe. Folglich wird ein besonders leichtes, kompaktes und effizientes Lenksystem bereitgestellt, das trotz zweier Lenkgetriebe gewichtsneutral oder sogar leichter als die bekannten elektrischen Lenksysteme ist, die im Nutzfahrzeugbau im Wesentlichen auf einem Lenkgetriebe aufbauen.
Weiter ist möglich, dass das zweite Lenkgetriebe baulich in wenigstens einer Dimension um wenigstens ca. 10 %, vorzugsweise um wenigstens 20% und besonders bevorzugt um wenigstens 25% kleiner ausgebildet ist als das erste Lenkgetriebe. Durch diese Einsparung an Bauraum können im Fahrzeug andere Baugruppen flexibler und/oder größer ausgelegt werden, da die Funktionsdichte bei Fahrzeugen, und insbesondere bei Nutzfahrzeugen, vor dem Hintergrund des autonomen Fahrens weiter stetig zunimmt, wobei der Bauraumbedarf im Wesentlichen konstant bleibt. Insofern ist eine platzsparende Ausgestaltung des Lenksystems besonders wichtig, die durch eine derartige Verkleinerung des zweiten Lenkgetriebes adressiert wird.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das erste Lenkgetriebe mit wenigstens einem ersten Elektromotor gekoppelt ist, wobei das zweite Lenkgetriebe mit wenigstens einem zweiten Elektromotor gekoppelt ist. Diese Kopplung ist neben der reinen elektromechanischen Lenkunterstützung deshalb besonders vorteilhaft, da durch den ersten und zweiten Elektromotor Assistenzfunktionen des Lenksystems wie z.B. Spurhalteassistent, (teil-)autonomes Lenken, Kollisionsassistent und/oder Windkompensationsassistent über das erste und zweite Lenkgetriebe umsetzbar sind. Die beiden Elektromotoren können dabei mit einer, insbesondere zentralen, Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung des Fahrzeugs oder des Lenksystems verbunden werden (z.B. über einen CAN-Bus, LIN-Bus und/oder Ethernet), welche zugleich die von den Assistenzsystemen benötigten Sensoren bereitgestellten Signale verarbeitet und in Antwort darauf die beiden Elektromotoren ansteuert. Damit wird ein besonders effizientes, schnelles und dynamisches Lenkungssystem bereitgestellt.
Ferner ist vorstellbar, dass das zweite Lenkgetriebe ausschließlich über den zweiten Elektromotor antreibbar ist. Zudem ist der zweite Elektromotor unabhängig von dem ersten Elektromotor von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung des Lenksystems ansteuerbar. Damit kann besonders vorteilhaft auf eine zusätzliche hydraulische Lenkunterstützung verzichtet werden, die zusätzlichen Bauraum sowie teure Bauelemente wie Pumpen, Ventile, Aktuatoren und Leitungen umfasst. Zudem vereinfacht sich die Steuerung bzw. Regelung des Lenksystems, da lediglich der erste und zweite Elektromotor angesteuert werden müssen und so auf eine zusätzliche und teure Steuerung bzw. Regelung der Lenkhydraulik verzichtet werden kann.
Ebenfalls ist es denkbar, dass das erste Lenkgetriebe wenigstens einen mechanischen Durchtrieb aufweist, durch den das erste Lenkgetriebe mit wenigstens einer Lenksäule und einem Fahrzeuglenkrad koppelbar ist. Damit wird eine zusätzliche Sicherheitsebene in dem Lenksystem vorgesehen, da das Fahrzeug über das Lenksystem selbst im ungünstigsten Fall, d.h. dem Ausfall des ersten und zweiten Elektromotors, nach wir vor mechanisch über das Fahrzeuglenkrad von einem Fahrzeugführer sicher gesteuert werden kann. In diesem Fall dient der Spannmechanismus zusätzlich als Mitnehmer, der die Lenkbewegungen des ersten Lenkgetriebes bzw. Lenkmechanismus simultan an das zweite Lenkgetriebe bzw. den zweiten Lenkmechanismus überträgt, so dass nach wie vor beide Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse bestimmungsgemäß lenkbar sind. Bei der Fahrzeugachse kann es sich um eine Vorderachse des Fahrzeugs bzw. Nutzfahrzeugs handeln. Zusätzlich oder alternativ kann es sich aber auch um eine Hinterachse handeln. Folglich wird die Fahrzeugsicherheit durch den mechanischen Durchtrieb erhöht und eine Situation, in der das Fahrzeug nicht lenkbar ist, kann vermieden werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die einzige 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenksystems.
1 zeigt demnach ein erfindungsgemäßes Lenksystem 10 für ein Fahrzeug (nicht in 1 dargestellt).
Das Fahrzeug ist als Nutzfahrzeug ausgebildet.
Das Lenksystem 10 umfasst ein erstes Lenkgetriebe 12 und einen ersten Lenkmechanismus 14 zur Lenkung wenigstens eines ersten Fahrzeugrades 16.
Ferner ist das erste Lenkgetriebe 12 mit dem ersten Lenkmechanismus 14 gekoppelt.
Der erste Lenkmechanismus 14 umfasst eine erste Lenkstange 14a und eine zweite Lenkstange 14b, die über ein Drehgelenk miteinander verbunden sind.
Ferner ist die zweite Lenkstange 14b mittels eines weiteren Drehgelenks mit einer Spurstange 14c gekoppelt, die wiederum an den Radträger 14d zur Aufnahme und Lagerung des ersten Fahrzeugrades 16 ansetzt.
Die erste Lenkstange 14a ist wiederum drehfest mit einer Ausgangswelle des ersten Lenkgetriebes 12 gekoppelt.
Folglich wird eine Drehung der Ausgangswelle des ersten Lenkgetriebes 12 an den ersten Lenkmechanismus 14 übertragen, wodurch dessen Spurstange 14c verschwenkt wird, was in einer Lenkbewegung bzw. Verdrehung des ersten Fahrzeugrades 16 resultiert.
Darüber hinaus weist das Lenksystem ein einem zweites Lenkgetriebe 18 und einen zweiten Lenkmechanismus 20 zur Lenkung eines zweiten Fahrzeugrades 22 auf.
Gemäß 1 ist das zweite Lenkgetriebe 18 mit dem zweiten Lenkmechanismus 20 gekoppelt.
Der zweite Lenkmechanismus 20 umfasst eine weitere erste Lenkstange 20a und eine zweite Lenkstange 20b, die über ein Drehgelenk miteinander verbunden sind.
Ferner ist die zweite Lenkstange 20b über ein weiteres Drehgelenk mit einer weiteren Spurstange 20c gekoppelt, die wiederum an den Radträger 20d zur Aufnahme und Lagerung des zweiten Fahrzeugrades 22 ansetzt.
Die weitere erste Lenkstange 20a ist drehfest mit einer Ausgangswelle des zweiten Lenkgetriebes 18 gekoppelt.
Folglich wird eine Drehung dieser Ausgangswelle des zweiten Lenkgetriebes 18 an den zweiten Lenkmechanismus 20 derart übertragen, die Spurstange 20c verschwenkt wird, was in einer Lenkbewegung bzw. Verdrehung des zweiten Fahrzeugrades 22 resultiert.
Das erste und zweite Lenkgetriebe 12, 18 sind jeweils an einem Fahrzeugrahmenträger befestigt (z.B. durch mehrere Schraubverbindungen), wobei sich die Ausgangswelle beider Lenkgetriebe 12, 18 jeweils durch den Fahrzeugrahmenträger hindurch erstreckt und mit der jeweiligen ersten Lenkstange 14a, 20a drehfest gekoppelt ist.
Das erste und zweite Fahrzeugrad 16, 22 bzw. das Lenksystem 10 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Vorderachse 24 eines Nutzfahrzeugs zugeordnet.
Alternativ oder zusätzlich können erste und zweite Fahrzeugrad 16, 22 bzw. das Lenksystem 10 auch einer Hinterachse eines Nutzfahrzeugs zugeordnet sein.
Ferner weist das Lenksystem einen Spannmechanismus 26 auf, der mit dem ersten Lenkgetriebe 12 und mit dem zweiten Lenkgetriebe 18 gekoppelt ist.
Gemäß 1 kann der Spannmechanismus als elastisch vorspannbare/r/s und/oder vorgespannte/r/s Spannstange, Spannstab, Spannspeiche, Spannrohr, Spannbalken oder Spannstock ausgebildet sein.
Diese Kopplung erfolgt derart, dass das erste Lenkgetriebe 12 und das zweite Lenkgetriebe 18 zueinander vorspannbar sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste Lenkgetriebe 12 und das zweite Lenkgetriebe 18 im Ruhezustand und entgegengesetzt zueinander vorspannbar sind.
Demzufolge ist der Spannmechanismus 26 im montierten Zustand elastisch vorspannbar oder kann vorgespannt sein.
Darüber hinaus ist der Spannmechanismus 26 an dem ersten Lenkmechanismus 14 und an dem zweiten Lenkmechanismus 20 angelenkt.
Die Anlenkung erfolgt gemäß 1 an dem Drehgelenk zwischen jeweils zweiter Lenkstange 14b, 20b und der jeweiligen Spurstange 14c, 20c.
Eine entgegengesetzte Vorspannung bedeutet, dass der erste und zweite Lenkmechanismus 14, 20 an dem Drehgelenk zwischen jeweils zweiter Lenkstange 14b, 20b und der jeweiligen Spurstange 14c, 20c durch den Spannmechanismus 26 elastisch um den Betrag auseinandergedrückt werden, um das Lenkspiel des Lenksystems 10 zu kompensieren, auszugleichen bzw. eliminieren.
In diesem Fall vergrößert sich der Abstand beider Spurstangen 14c, 20c unter anderem an dem Drehgelenk zu den beiden zweiten Lenkstangen 14b, 20b derart, dass das Lenkspiel aufgehoben wird.
In diesem Zusammenhang kann jedoch auch alternativ vorgesehen sein, dass eine entgegengesetzte Vorspannung bedeutet, dass der erste und zweite Lenkmechanismus 14, 20 an dem Drehgelenk zwischen jeweils zweiter Lenkstange 14b, 20b und der jeweiligen Spurstange 14c, 20c durch den Spannmechanismus 26 elastisch um den Betrag zusammengedrückt werden, um das Lenkspiel des Lenksystems 10 zu kompensieren, auszugleichen bzw. eliminieren.
In diesem Fall verkleinert sich der Abstand beider Spurstangen 14c, 20c unter anderem an dem Drehgelenk zu den beiden zweiten Lenkstangen 14b, 20b derart, dass das Lenkspiel aufgehoben wird.
Der Spannmechanismus 26 kann ferner einen Längenverstellmechanismus 26a aufweisen.
Der Längenverstellmechanismus 26a kann beispielsweise durch zwei zueinander axial verschiebbare Linearführungen ausgebildet sein, die in der gewünschten Position miteinander befestigt (z.B. durch eine oder mehrere Schraubverbindungen) werden.
Zusätzlich oder alternativ kann der Spannmechanismus 26 einen Teleskopmechanismus aufweisen.
Der Spannmechanismus 26 kann des Weiteren ein elastisches Federelement aufweisen (nicht in 1 gezeigt).
Das elastische Federelement kann als Axialfederelement ausgebildet sein.
Das Axialfederelement kann dabei als Axialdruckfederelement bzw. als Axialzugfederelement ausgebildet sein.
In diesem Zusammenhang sind insbesondere Schraubendruckfedern, Membranfedern, Tellerfedern, Evolutfedern, Ringfedern, Gasdruckfedern oder Öldruckfedern als Axialdruckfederelement denkbar.
Ferner sind diesbezüglich insbesondere Schraubenzugfedern und alle weiteren vorstehend genannten Federelemente, die sich auch als Axialzugfeder eignen, als Axialzugfederelement denkbar.
Das elastische Federelement kann ferner zusätzlich oder alternativ als Radialfederelement ausgebildet ist.
Hierbei sind insbesondere Blattfederelemente oder Stabfederelemente denkbar.
Gemäß 1 ist das zweite Lenkgetriebe 18 baulich in wenigstens einer Dimension kleiner ausgebildet ist als das erste Lenkgetriebe 12.
Das zweite Lenkgetriebe 18 ist insbesondere baulich in einer Dimension um wenigstens ca. 10 % kleiner ausgebildet als das erste Lenkgetriebe 12.
Bevorzugt ist das zweite Lenkgetriebe 18 jedoch baulich in wenigstens einer Dimension um wenigstens 20% kleiner ausgebildet als das erste Lenkgetriebe 12.
Besonders bevorzugt ist allerdings das zweite Lenkgetriebe 18 baulich in wenigstens einer Dimension um wenigstens 25% kleiner ausgebildet als das erste Lenkgetriebe 12.
Diese Dimension ist gemäß 1 z.B. die Länge der beiden Lenkgetriebe 12, 18.
Allerdings ist es zusätzlich oder alternativ vorstellbar, dass diese Dimension auch die Breite oder die Höhe der beiden Lenkgetriebe 12, 18 ist.
Ferner kann das zweite Lenkgetriebe 18 baulich auch in zwei Dimension oder in drei Dimensionen kleiner ausgebildet sein als das erste Lenkgetriebe 12.
Weiter ist das erste Lenkgetriebe 12 mit einem ersten Elektromotor 28 gekoppelt.
Der erste Elektromotor 28 ist an das erste Lenkgetriebe 12 angeflanscht und treibt im Inneren eine Spindel oder Kugelspindel an, welche sodann dessen Antriebsmoment bzw. das Lenkmoment an die erste Ausgangswelle überträgt.
Die erste Ausgangswelle wiederum ist mit dem ersten Lenkmechanismus 14 gekoppelt, so dass die Drehbewegungen der Ausgangswelle in Lenkbewegungen des ersten Fahrzeugrades 16 umgewandelt werden.
Das erste Lenkgetriebe 12 weist weiter einen mechanischen Durchtrieb 30 auf, durch den das erste Lenkgetriebe 12 mit einer Lenksäule 32 und einem Fahrzeuglenkrad 34 koppelbar ist.
Der mechanische Durchtrieb 30 ist wie der erste Elektromotor 28 auch mit der Spindel oder Kugelspindel drehfest verbunden und treibt diese durch die manuellen Lenkbewegungen des Fahrzeuglenkrades 34, erzeugt durch einen Fahrzeugführer, über die Lenksäule 32 an.
Gemäß 1 ist weiter das zweite Lenkgetriebe 18 mit einem zweiten Elektromotor 36 gekoppelt.
Der zweite Elektromotor 36 ist an das zweite Lenkgetriebe 18 angeflanscht und treibt im Inneren eine weitere Spindel oder Kugelspindel an, welche sodann das Antriebsmoment bzw. das Lenkmoment an die zweite Ausgangswelle überträgt.
Die zweite Ausgangswelle wiederum ist mit dem zweiten Lenkmechanismus 20 gekoppelt, so dass die Drehbewegungen der Ausgangswelle in Lenkbewegungen des zweiten Fahrzeugrades 22 umgewandelt werden.
Wie weiter in 1 ersichtlich ist, ist das zweite Lenkgetriebe 18 ausschließlich über den zweiten Elektromotor antreibbar.
Somit ist das zweite Lenkgetriebe 18 mechanisch nicht mit der Lenksäule 32 bzw. dem Fahrzeuglenkrad 34 gekoppelt, sondern nur durch den zweiten Elektromotor 36 angetrieben.
Die Funktion des Lenksystems 10 lässt sich nun wie folgt beschreiben:

Ein Fahrzeugführer steuert im Normalbetrieb, d.h. alle Komponenten des Lenksystems funktionieren bestimmungsgemäß, das Lenksystem 10 über das Fahrzeuglenkrad 34.

Sobald der Fahrzeugführer das Fahrzeuglenkrad 34 durch eine Drehung steuert, d.h. es zu einer relativen Änderung des aktuellen Drehwinkels kommt, wird diese Drehung zum einen mechanisch über die Lenksäule 32 an das erste Lenkgetriebe 12 übertragen.
Das erste Lenkgetriebe 12 wiederum überträgt diese Drehung der Lenksäule 32 mechanisch an den ersten Lenkmechanismus 14, der wiederum das erste Fahrzeugrad 16 in Antwort auf die Drehung an dem Fahrzeuglenkrad 34 definiert verschwenkt bzw. verdreht.
Zum anderen erfasst gleichzeitig ein Drehwinkelsensor kontinuierlich den Drehwinkel und die Drehrichtung der Lenksäule 32 und/oder des Fahrzeuglenkrades 34 und übermittelt diese Werte an eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (nicht in 1 gezeigt) des Lenksystems 10 oder des Nutzfahrzeugs.
Ferner erfasst gleichzeitig ein Drehmomentsensor kontinuierlich das Lenkmoment der Lenksäule 32 und/oder des Fahrzeuglenkrades 34 und übermittelt diese Werte ebenfalls an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung.
Auf Basis dieser Werte für Drehwinkel, Drehrichtung und Lenkmoment von Lenksäule 32 und/oder Fahrzeuglenkrad 34 werden sodann mit einem minimalen zeitlichen Versatz (welcher der Trägheit des Systems geschuldet ist) zu der manuellen mechanischen Lenkbewegung der erste und zweite Elektromotor 28, 36 von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung simultan und unabhängig voneinander angesteuert.
Dadurch können die beiden Elektromotoren 28, 36 unabhängig voneinander und simultan bzw. gleichlaufend zu der manuellen mechanischen Ansteuerung über das Fahrzeuglenkrad 34 die beiden Lenkgetriebe 12, 18 ansteuern, wodurch es zu der Lenkunterstützung kommt.
Zum Spielausgleich zwischen erstem und zweitem Lenkgetriebe 12, 18 kommt es durch den Spannmechanismus 26, welcher das erste und zweite Lenkgetriebe 12, 18 über den ersten und zweiten Lenkmechanismus 14, 20 vorspannt.
Falls der erste und/oder zweite Elektromotor 28, 36 ausfällt bzw. ausfallen, dient der Spannmechanismus 26 zusätzlich als Mitnehmer, um die Lenkbewegungen des ersten zum zweiten Lenkmechanismus 14, 20 zu übertragen und umgekehrt.
Eine Ansteuerung im Falle eines einzigen intakten Elektromotors 28, 36 ist dennoch gewährleistbar, da beide Elektromotoren 28, 36 unabhängig voneinander angesteuert werden können.
Bezugszeichenliste

10: Lenksystem
12: erstes Lenkgetriebe
14: erster Lenkmechanismus
14a: erste Lenkstange
14b: zweite Lenkstange
14c: Spurstange
14d: Radträger
16: erstes Fahrzeugrad
18: zweites Lenkgetriebe
20: zweiter Lenkmechanismus
20a: erste Lenkstange
20b: zweite Lenkstange
20c: Spurstange
20d: Radträger
22: zweites Fahrzeugrad
24: Vorderachse
26: Spannmechanismus
26a: Längenverstellmechanismus
28: erster Elektromotor
30: mechanischer Durchtrieb
32: Lenksäule
34: Fahrzeuglenkrad
36: zweiter Elektromotor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10114600 A1 [0005]
DE 112012806263 T5 [0006]

Claims

Lenksystem (10) für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem ersten Lenkgetriebe (12) und mit wenigstens einem ersten Lenkmechanismus (14) zur Lenkung wenigstens eines ersten Fahrzeugrades (16), wobei das erste Lenkgetriebe (12) mit dem ersten Lenkmechanismus (14) gekoppelt ist, mit wenigstens einem zweiten Lenkgetriebe (18) und mit wenigstens einem zweiten Lenkmechanismus (20) zur Lenkung wenigstens eines zweiten Fahrzeugrades (22), wobei das zweite Lenkgetriebe (18) mit dem zweiten Lenkmechanismus (20) gekoppelt ist, und mit wenigstens einem Spannmechanismus (26), der mit dem ersten Lenkgetriebe (12) und mit dem zweiten Lenkgetriebe (18) derart gekoppelt ist, dass das erste Lenkgetriebe (12) und das zweite Lenkgetriebe (18), insbesondere im Ruhezustand und entgegengesetzt, zueinander vorspannbar sind.
Lenksystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannmechanismus (26) an dem ersten Lenkmechanismus (14) und an den zweiten Lenkmechanismus (20) angelenkt ist.
Lenksystem (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannmechanismus (26) im montierten Zustand elastisch vorspannbar und/oder vorgespannt ist.
Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannmechanismus (26) wenigstens einen Längenverstellmechanismus und/oder Teleskopmechanismus aufweist.
Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannmechanismus (26) wenigstens ein elastisches Federelement aufweist.
Lenksystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Federelement als Axialfederelement ausgebildet ist.
Lenksystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Federelement als Radialfederelement, insbesondere Blattfederelement, ausgebildet ist.
Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lenkgetriebe (18) baulich in wenigstens einer Dimension kleiner ausgebildet ist als das erste Lenkgetriebe (12).
Lenksystem (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lenkgetriebe (18) baulich in wenigstens einer Dimension um wenigstens ca. 10 %, vorzugsweise um wenigstens 20% und besonders bevorzugt um wenigstens 25% kleiner ausgebildet ist als das erste Lenkgetriebe (12).
Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lenkgetriebe (12) mit wenigstens einem ersten Elektromotor (28) gekoppelt ist, wobei das zweite Lenkgetriebe (18) mit wenigstens einem zweiten Elektromotor (36) gekoppelt ist.
Lenksystem (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lenkgetriebe (18) ausschließlich über den zweiten Elektromotor (36) antreibbar ist.
Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lenkgetriebe (12) wenigstens einen mechanischen Durchtrieb (30) aufweist, durch den das erste Lenkgetriebe (12) mit wenigstens einer Lenksäule (32) und einem Fahrzeuglenkrad (34) koppelbar ist.