DE102020128574A1

DE102020128574A1 - Handrad-stellglied for steer-by-wire-system

Info

Publication number: DE102020128574A1
Application number: DE102020128574.4A
Authority: DE
Inventors: Haiquan Li
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-05-06
Also published as: US20210129899A1; CN112744287A; US11745789B2

Abstract

Eine Handrad-Stellgliedbaugruppe enthält eine Handradwelle, die zur Verbindung mit einem Handrad konfiguriert ist, wobei sich die Handradwelle in Längsrichtung um eine Achse erstreckt. Die Handrad-Stellgliedbaugruppe enthält auch einen Motor, der mit der Handradwelle wirksam gekoppelt ist. Die Handrad-Stellgliedbaugruppe enthält ferner eine Planetengetriebe-Baugruppe, die innerhalb des Motors angeordnet ist. Die Handrad-Stellgliedbaugruppe enthält ferner eine elektronische Steuereinheit (ECU), die mit dem Motor in Wirkverbindung steht.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 31. Oktober 2019 eingereichten provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/928,921, deren Offenlegung durch Verweis hierin in ihrer Gesamtheit enthalten ist.
HINTERGRUND
Fahrzeuge sind mit einem Lenkrad ausgestattet, das es einem menschlichen Bediener ermöglicht, die Richtung des Fahrzeugs zu steuern. Da die Automobilindustrie technologisch in Richtung autonome Fahrassistenzsysteme voranschreitet, muss das Lenkrad möglicherweise nicht zu jedem Zeitpunkt des Fahrzeugbetriebs von einem Fahrer manuell bedient werden. Da solche Fortschritte gemacht werden, werden die Verbraucher es vorziehen, dass das Lenksystem weniger Platz in Anspruch nimmt, um den verfügbaren Raum für Komfort oder andere Funktionen in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs zu vergrößern.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENLEGUNG
Gemäß einem Aspekt der Offenlegung enthält eine Handrad-Stellgliedbaugruppe eine Handradwelle, die zur Verbindung mit einem Handrad konfiguriert ist, wobei sich die Handradwelle in Längsrichtung um eine Achse erstreckt. Die Handrad-Stellgliedbaugruppe enthält auch einen Motor, der mit der Handradwelle wirksam gekoppelt ist. Die Handrad-Stellgliedbaugruppe enthält ferner eine Planetengetriebe-Baugruppe, die innerhalb des Motors angeordnet ist. Die Handrad-Stellgliedbaugruppe enthält ferner eine elektronische Steuereinheit (ECU), die mit dem Motor in Wirkverbindung steht.
Einem anderen Aspekt der Offenlegung zufolge enthält eine Handrad-Stellgliedbaugruppe einen Motor, der sich in einem Gehäuse befindet. Die Handrad-Stellgliedbaugruppe umfasst auch eine Planetengetriebe-Baugruppe, die axial mit dem Motor ausgerichtet und radial innerhalb des Motors angeordnet ist. Das Handradstellglied umfasst ferner eine Handradwelle, die mit der Planetengetriebe-Baugruppe wirksam gekoppelt ist.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlicher.
Figurenliste
Der Gegenstand, der als Erfindung angesehen wird, wird speziell offengelegt und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung separat beansprucht. Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Handrad-Stellgliedbaugruppe ist;
2 eine Schnittdarstellung der Handrad-Stellgliedbaugruppe ist, die eine Planetengetriebe-Baugruppe darstellt; und
3 eine zerlegte Ansicht der Handrad-Stellgliedbaugruppe ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wird, ohne diese einzuschränken, werden nun verschiedene Ausführungsformen der hier offenbarten Erfindung gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 1 ist nun eine Handrad-Stellgliedbaugruppe illustriert und allgemein mit der Zahl 10 bezeichnet. Die Handrad-Stellgliedbaugruppe 10 enthält ein Handrad 12, das für einen Bediener des Fahrzeugs zugänglich ist. Das Handrad 12 kann drehbar betätigt werden, um die Richtung des Fahrzeugs zu steuern. Die Handrad-Stellgliedbaugruppe 10 enthält auch einen Motor 14, der über eine Handradwelle mit dem Handrad 12 verbunden ist (2 und 3) und Teil eines elektrischen Servolenkungssystems (EPS-Systems) des Fahrzeugs ist. Die Handradwelle kann ein Keilwellenstumpf oder ein Teil der anderen hier beschriebenen Komponenten sein.
Der Motor 14 steht in elektrischer - drahtgebundener oder drahtloser - Kommunikation mit anderen Komponenten des EPS-Systems, um Lenkmanöver durchzuführen und dem Bediener über das Handrad 12 eine Rückmeldung von der Straße zu geben.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 wird nun der Motor 14 ausführlicher dargestellt. Wie aus der Offenlegung hervorgeht, wird die Kompaktheit der Handrad-Stellgliedbaugruppe 10 durch die Verwendung einer Planetengetriebe-Baugruppe 16 erreicht, die radial innerhalb des Motors 14 angeordnet ist. Wie gezeigt, enthält die Planetengetriebe-Baugruppe 16 ein Sonnenrad 18, ein Hohlrad 20, eine Vielzahl von Planetenrädern 22 und einen Träger 24. Bei einigen Ausführungsformen ist die Handradwelle einstückig mit dem Träger 24 ausgebildet oder zur Verbindung mit dem Handrad 12 wirksam mit ihm gekoppelt. Obwohl drei Planetenräder 22 dargestellt sind, ist festzustellen, dass in anderen Ausführungsformen eine andere Anzahl von Planetenrädern verwendet werden kann.
Das Hohlrad 20 ist drehfest mit einer Rotor- und Statorbaugruppe 26 verbunden, die in elektrischer Kommunikation mit einer ECU 28 und einem Lesesensor steht. Die drehfeste Verbindung des Hohlrads 20 führt dazu, dass die Planetenräder 22 bei Drehung des Sonnenrads 18 Ausgangskraft für den Antrieb des Handrads 12 liefern, mit dem es zumindest teilweise über die Handradwelle wirkverbunden ist. Die ECU 28 steuert das Lenksystem, gibt dem Bediener Rückmeldung und erleichtert es ihm, das Handrad 12 mit Hilfe der Handradwelle zu drehen, um die Straßenräder zu steuern.
Die Rotor- und Statorbaugruppe 26 ist so angeordnet, dass sich der Rotor radial innerhalb des Stators befindet, so dass die elektrische Beziehung von Stator und Rotor eine Drehung des Rotors erzeugt. Die Rotor- und Statorbaugruppe 26 befindet sich radial außerhalb der Planetengetriebebaugruppe 16, wobei der Rotor in einer festen Beziehung am Hohlrad 20 befestigt ist. Eine Drehung des Hohlrads 20 mit Hilfe des Rotors treibt die Planetenräder 22 an, wie oben beschrieben. Die Rotor- und Statorbaugruppe 26, die ECU 28 sowie alle Elemente der Planetengetriebe-Baugruppe 16 sind in einem Gehäuse untergebracht. Der Stator ist bei einigen Ausführungsformen direkt oder indirekt mit dem Gehäuse wirkgekoppelt. Die radiale Ausrichtung und die Verwendung der Planetengetriebe-Baugruppe mit einem radial außen liegenden Motor bieten die hier beschriebenen Vorteile der Gesamtkompaktheit.
Die hier offengelegten Ausführungsformen reduzieren die Größe der gesamten Handrad-Stellgliedbaugruppe erheblich, indem ein äußerer Motor verwendet wird, der die darin angeordnete Planetengetriebe-Baugruppe enthält. Dies bietet Vorteile für die Verbraucher im Zusammenhang mit Komfort und Bequemlichkeit und für die Fahrzeughersteller, da sie über mehr Flexibilität bei der Gestaltung des Fahrerbereichs des Fahrzeugs verfügen.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen detailliert beschrieben wurde, sollte leicht verständlich sein, dass die Erfindung nicht auf diese offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung so modifiziert werden, dass sie eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder gleichwertigen Anordnungen enthält, die bisher nicht beschrieben wurden, die aber dem Geist und dem Umfang der Erfindung angemessen sind. Darüber hinaus sind zwar verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden, aber es ist zu verstehen, dass Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen.

Claims

Handrad-Stellgliedbaugruppe, die umfasst: eine Handradwelle, die zur Verbindung mit einem Handrad konfiguriert ist, wobei sich die Handradwelle in Längsrichtung um eine Achse erstreckt; einen Motor, der mit der Handradwelle wirksam gekoppelt ist; eine im Motor angeordnete Planetengetriebe-Baugruppe; und eine elektronische Steuereinheit (ECU) in wirksamer Kommunikation mit dem Motor.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Motor einen Stator und einen Rotor umfasst, wobei der Rotor mit der Planetengetriebe-Baugruppe an einer radial äußeren Stelle der Planetengetriebe-Baugruppe wirksam gekoppelt ist.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 2, wobei sich der Stator radial außerhalb des Rotors befindet.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 2, die ferner ein Gehäuse umfasst, das den Stator und den Rotor umschließt.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 4, wobei die gesamte Planetengetriebe-Baugruppe radial innerhalb des Rotors angeordnet ist.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 5, wobei sich die gesamte Planetengetriebe-Baugruppe innerhalb des Gehäuses befindet.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 3, die ferner ein Hohlrad aufweist, das an einer radial inneren Oberfläche des Rotors befestigt ist.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 7, wobei der Planetenradsatz aus dem Hohlrad, einem Sonnenrad und einer Vielzahl von Planetenrädern besteht.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 4, wobei der Stator mit dem Gehäuse wirksam gekoppelt ist.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 4, wobei sich die ECU innerhalb des Gehäuses befindet.
Handrad-Stellgliedbaugruppe, die umfasst: einen Motor, der sich in einem Gehäuse befindet; eine Planetengetriebe-Baugruppe, die axial mit dem Motor ausgerichtet und radial innerhalb des Motors angeordnet ist; und eine Handradwelle, die mit der Planetengetriebe-Baugruppe wirksam gekoppelt ist.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 11, wobei der Motor in wirksamer Kommunikation mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) steht.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 11, wobei der Motor einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei der Rotor mit der Planetengetriebe-Baugruppe an einer radial äußeren Stelle der Planetengetriebe-Baugruppe wirksam gekoppelt ist.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 13, wobei sich der Stator radial außerhalb des Rotors befindet.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 13, wobei der Planetenradsatz aus einem Hohlrad, einem Sonnenrad und einer Vielzahl von Planetenrädern besteht.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 15, wobei das Hohlrad an einer radial inneren Oberfläche des Rotors befestigt ist.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 13, wobei der Stator mit dem Gehäuse wirksam gekoppelt ist.
Handrad-Stellgliedbaugruppe nach Anspruch 12, wobei sich die ECU innerhalb des Gehäuses befindet.