DE102020206399A1

DE102020206399A1 - Electronic steering system for a light vehicle and a light vehicle having such an electronic steering system

Info

Publication number: DE102020206399A1
Application number: DE102020206399.0A
Authority: DE
Inventors: Mirko Przybylski; Christopher Kreis
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-11-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Lenksystem 10 für ein Leichtkraftfahrzeug mit einem Lenkrad, einem Force-Feedback-Aktuator und einem Radaktuator-System 5. Das Radaktuator-System 5 weist dabei einen Elektromotor 6, eine Steuerung 7 und ein Lenkgetriebe 8 auf, das als einstufiges Getriebe ausgebildet ist. Zudem betrifft die Erfindung auch ein mit einem solchen Lenksystem 10 ausgestattetes Leichtkraftfahrzeug.The present invention relates to an electronic steering system 10 for a light motor vehicle with a steering wheel, a force feedback actuator and a wheel actuator system 5. The wheel actuator system 5 has an electric motor 6, a controller 7 and a steering gear 8, which as single-stage gear is formed. In addition, the invention also relates to a light motor vehicle equipped with such a steering system 10.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Lenksystem für ein Leichtkraftfahrzeug mit einem Lenkrad, einem Force-Feedback-Aktuator und einem Radaktuator-System, wobei das Radaktuator-System einen Elektromotor, eine Steuerung und ein Lenkgetriebe aufweist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein mit einem solchen elektronischen Lenksystem ausgestattetes Leichtkraftfahrzeug.The present invention relates to an electronic steering system for a light motor vehicle with a steering wheel, a force feedback actuator and a wheel actuator system, the wheel actuator system having an electric motor, a controller and a steering gear. The invention also relates to a light motor vehicle equipped with such an electronic steering system.

Es handelt sich also um ein Lenksystem, das speziell für den Einsatz in der Fahrzeugklasse der Leichtkraftfahrzeuge ausgelegt ist. Unter einem Leichtkraftfahrzeug ist hier ein motorisiertes Fahrzeug, sprich Kraftfahrzeug, und insbesondere ein zum Transport von Personen geeignetes Fahrzeug, zu verstehen, das leichter als ein klassischer Personenkraftwagen (PKW) ist. Da es international unterschiedliche amtliche Definitionen von Leichtkraftfahrzeugen gibt, soll hier unter einem Leichtkraftfahrzeug ein Fahrzeug mit wenigstens drei Rädern verstanden werden, das ein Leergewicht von weniger als 600 kg, bevorzugt weniger als 425 kg und im besten Fall sogar weniger als 350 kg, hat.It is therefore a steering system that is specially designed for use in the vehicle class of light vehicles. A light motor vehicle is to be understood here as a motorized vehicle, that is to say a motor vehicle, and in particular a vehicle that is suitable for transporting people and that is lighter than a classic passenger car. Since there are internationally different official definitions of light motor vehicles, a light motor vehicle is to be understood here as a vehicle with at least three wheels that has an empty weight of less than 600 kg, preferably less than 425 kg and, in the best case, even less than 350 kg.

Dabei wird zwischen dreierlei Lenksystemen für Kraftfahrzeuge unterschieden. Als mechanisches Lenksystem ist eine klassische mechanische Lenkung ohne jede weitere Unterstützung, sei es elektrisch oder hydraulisch, zu verstehen. Als elektronisches Lenksystem ist eine Lenkung zu verstehen, welcher ein rein elektrisches bzw. elektronisches Übertragungssystem zugrunde liegt, bei der also keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgestänge im Fahrwerk besteht. Solche Systeme sind auch als Fremdkraftlenkungen bekannt. Als elektromechanisches Lenksystem hingegen ist eine Lenkung zu verstehen, bei der die Lenkkraft eines mechanischen Lenksystems durch einen elektronisch angesteuerten Elektro- oder Hydraulik-Motor unterstützt wird.A distinction is made between three types of steering systems for motor vehicles. A mechanical steering system is a classic mechanical steering without any further support, be it electrical or hydraulic. An electronic steering system is to be understood as a steering system which is based on a purely electrical or electronic transmission system, in which there is no mechanical connection between the steering wheel and the steering linkage in the chassis. Such systems are also known as external power steering. On the other hand, an electromechanical steering system is to be understood as a steering in which the steering force of a mechanical steering system is supported by an electronically controlled electric or hydraulic motor.

Elektronische Lenksysteme, auch Steer-by-Wire-Lenksysteme genannt, sind für PKWs grundsätzlich bereits bekannt. Derartige Lenksysteme weisen keine Zwischenwelle auf, welche die Lenkeinschläge des Fahrers am Lenkrad an ein Lenkgestänge und damit die zu lenkenden Räder des Fahrzeugs überträgt. Es besteht also keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Fahrzeuglenkung. Die Lenkbefehle des Fahrers werden hingegen auf elektrischem Wege, beispielsweise durch ein Bus-System, an ein Radaktuator-System des Fahrzeugs übertragen. Dieses Radaktuator-System weist dabei eine Steuerung, einen Elektromotor und ein Lenkgetriebe auf, um die beispielsweise von einem Drehwinkelsensor am Lenkrad aufgenommenen Lenkbefehle an die Fahrzeuglenkung zu übertragen. Außerdem weisen derartige Lenksysteme regelmäßig einen Force-Feedback-Aktuator auf, welcher Kräfte auf das Lenkrad auswirkt, um Rückstellkräfte der Räder sowie Kräfte und Momente, die von der Fahrbahn auf die Achse des Fahrzeugs wirken, zu simulieren und so dem Fahrer das gewohnte Lenkgefühl zu vermitteln. Ein beispielhaftes, bekanntes Steer-by-Wire-Lenksystem ist in 1 abgebildet.Electronic steering systems, also called steer-by-wire steering systems, are basically already known for passenger cars. Such steering systems do not have an intermediate shaft which transmits the steering angle of the driver on the steering wheel to a steering linkage and thus the wheels of the vehicle to be steered. So there is no mechanical connection between the steering wheel and the vehicle steering. The driver's steering commands, on the other hand, are transmitted electronically, for example by a bus system, to a wheel actuator system of the vehicle. This wheel actuator system has a controller, an electric motor and a steering gear in order to transmit the steering commands received, for example, by a rotation angle sensor on the steering wheel, to the vehicle steering system. In addition, such steering systems regularly have a force feedback actuator which acts on the steering wheel in order to simulate restoring forces of the wheels as well as forces and moments that act from the roadway on the axle of the vehicle and thus give the driver the usual steering feel convey. An exemplary, well-known steer-by-wire steering system is in 1 pictured.

Um die hohen Sicherheitsanforderungen für eine Zulassung im Straßenverkehr zu erfüllen, müssen elektronische Lenksysteme redundant ausgelegt sein. Das bedeutet, dass die Elektronik für Motor und Steuerung aber auch die Sensorik wenigstens doppelt vorhanden sein müssen, um einen möglichen Ausfall oder eine etwaige Fehlfunktion einzelner Komponenten abzusichern.In order to meet the high safety requirements for approval in road traffic, electronic steering systems must be designed redundantly. This means that the electronics for the motor and control but also the sensors must be present at least twice in order to protect against a possible failure or a possible malfunction of individual components.

Bei bekannten Leichtkraftfahrzeugen kommen in der Regel nur mechanische Lenksysteme ohne Lenkunterstützung zum Einsatz. So sind die mechanischen Lenkungen für die relativ geringen Lenkkräfte im Normalfall vollkommen ausreichend. Auch sind diese günstiger als die oben beschriebenen elektronischen oder elektromechanischen Lenksysteme.In known light motor vehicles, only mechanical steering systems without steering assistance are used as a rule. The mechanical steering systems are usually completely sufficient for the relatively low steering forces. These are also cheaper than the electronic or electromechanical steering systems described above.

Im Rahmen moderner Mobilitätskonzepte spielen aber Assistenz- oder (teil-)autonome Fahrsysteme eine immer größere Rolle. Gleichzeitig besteht aufgrund immer dichter besiedelter Städte und dem allgemeinen Trend zu Nachhaltigkeit und Umweltbewusstsein gerade für den alltäglichen innerstädtischen Gebrauch ein Bedarf an Leichtkraftfahrzeugen, welche gegenüber herkömmlichen PKWs platzsparender und ressourcenschonender sind. Für moderne Assistenzoder (teil-)autonome Fahrsysteme wiederum muss das Lenksystem eines Fahrzeugs elektronisch ansteuerbar sein, was für die oben genannten Lenksysteme nur bei elektronischen und elektromechanischen Lenksystemen der Fall ist.In the context of modern mobility concepts, however, assistance or (partially) autonomous driving systems are playing an increasingly important role. At the same time, due to increasingly densely populated cities and the general trend towards sustainability and environmental awareness, especially for everyday inner-city use, there is a need for light vehicles that are more space-saving and resource-efficient than conventional cars. For modern assistance or (partially) autonomous driving systems, on the other hand, the steering system of a vehicle must be electronically controllable, which for the above-mentioned steering systems is only the case with electronic and electromechanical steering systems.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Lenksystem für ein Leichtkraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das eine einfache und kostengünstige Elektrifizierung der Lenkung eines Leichtkraftfahrzeugs ermöglicht.Against this background, it is the object of the present invention to provide an electronic steering system for a light motor vehicle which enables simple and inexpensive electrification of the steering of a light motor vehicle.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem gattungsgemäßen elektronischen Lenksystem, bei dem das Lenkgetriebe erfindungsgemäß als einstufiges Getriebe ausgebildet ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved with a generic electronic steering system in which the steering gear is designed according to the invention as a single-stage gear. Advantageous further developments are described in the further claims.

Der Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, dass es sehr wohl möglich ist, elektronische Lenksysteme auch für ein Leichtkraftfahrzeug wirtschaftlich nutzbar zu machen. Insbesondere mit Blick auf eine erhöhte Flexibilität in der Bauraumgestaltung und ihre kompaktere Bauweise sind elektronische Lenksysteme auch besser für die Nutzung in bauraumsensiblen Leichtkraftfahrzeugen geeignet als elektromechanische Lenksysteme. Elektromechanische Lenksysteme benötigen eine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Radaktuator-System, wodurch nicht nur mehr Bauraum benötigt wird, sondern auch durch die vorhandenen mechanischen Zwangsbedingungen eine geringere Flexibilität in der räumlichen Anordnung der einzelnen Komponenten gegeben ist. Erfindungsgemäß ist es also wichtig, dass das elektronische Lenksystem in seinem mechanischen Teil möglichst einfach aufgebaut ist. Dabei können überraschenderweise Lehren aus dem Bau von schweren PKW oder gar nochmals deutlich schwereren Lastkraftwagen (LKW) auf den Bau von Leichtkraftfahrzeugen übertragen werden. Denn obwohl die bei Leichtkraftfahrzeugen herrschenden Achslasten und Lenkkräfte wesentlich geringer und damit völlig andere sind als bei klassischen PKWs oder LKW, zeigt sich, dass gerade die in LKW-Lenksystemen verwendeten Lenkgetriebe überraschenderweise der Ansatz sind, um ein besonders einfach aufgebautes und damit auch für Leichtkraftfahrzeuge wirtschaftliches elektronisches Lenksystem zu schaffen. So hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass insbesondere das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors zum Aufbringen der notwendigen Lenkkräfte nicht, wie bisher üblich, durch ein zweistufiges Lenkgetriebe verstärkt werden muss, sondern dass ein einstufiges Lenkgetriebe für die Anforderungen von Leichtkraftfahrzeugen vollkommen ausreicht, ohne einen stärkeren und damit größeren und teureren Elektromotor verwenden zu müssen. Der Einsatz eines einstufigen Lenkgetriebes ermöglicht aber erst eine gegenüber bekannten elektronischen Lenksystemen strukturelle Vereinfachung und Kostenersparnis, so dass ein wirtschaftlich sinnvoller Einsatz eines elektronischen Lenksystems in Leichtkraftfahrzeugen überhaupt erfolgen kann.The invention is therefore based on the knowledge that it is very possible to make electronic steering systems also economically useful for a light motor vehicle. Particularly with a view to increased flexibility in the design of the installation space and their more compact design are Electronic steering systems are also better suited for use in space-sensitive light vehicles than electromechanical steering systems. Electromechanical steering systems require a mechanical connection between the steering wheel and the wheel actuator system, which not only requires more installation space, but also gives less flexibility in the spatial arrangement of the individual components due to the existing mechanical constraints. According to the invention, it is therefore important that the mechanical part of the electronic steering system is constructed as simply as possible. Surprisingly, lessons from the construction of heavy cars or even significantly heavier trucks can be transferred to the construction of light vehicles. Because although the axle loads and steering forces prevailing in light vehicles are significantly lower and therefore completely different from those in classic cars or trucks, it has been shown that the steering gears used in truck steering systems are surprisingly the starting point for a particularly simple structure and therefore also for light vehicles to create economical electronic steering system. It has been shown in the context of the invention that in particular the output torque of the electric motor for applying the necessary steering forces does not have to be reinforced by a two-stage steering gear, as was previously the case, but that a single-stage steering gear is completely sufficient for the requirements of light vehicles, without a stronger one and therefore having to use larger and more expensive electric motors. The use of a single-stage steering gear, however, only enables a structural simplification and cost savings compared to known electronic steering systems, so that an economically sensible use of an electronic steering system in light motor vehicles can take place at all.

Weiterbildend weist das elektronische Lenksystem ein insbesondere als Schwenkscheibe ausgestaltetes im Wesentlichen ebenes Schwenkmittel auf, das drehfest an eine Ausgangswelle des Lenkgetriebes gekoppelt ist, sowie wenigstens eine erste Spurstange, die gelenkig an das Schwenkmittelgekoppelt ist. Unter einem Schwenkmittel kann jedwedes zum Übertragen einer Schwenkkraft geeignete Mittel verstanden werden, wie etwa eine Schwenkscheibe oder auch ein Schwenkhebel, der eine primär längliche Struktur hat. Somit ist eine einfache Konstruktion zur Übertragung einer Lenkbewegung an ein Lenkgestänge und damit an die zu lenkenden Räder des Leichtkraftfahrzeugs bereitgestellt. Insbesondere die Verwendung von Schwenkscheiben in Lenksystemen ist bisher vor allem aus Nutzfahrzeuglenkungen bekannt, welche aufgrund der wesentlich höheren Achslasten und Lenkkräfte natürlich wesentlich robuster, also größer und schwerer, dimensioniert sind. In a further development, the electronic steering system has an essentially flat swivel means, in particular designed as a swivel plate, which is coupled non-rotatably to an output shaft of the steering gear, as well as at least one first tie rod which is articulated to the swivel means. A pivoting means can be understood to mean any means suitable for transmitting a pivoting force, such as a pivoting disk or a pivoting lever, which has a primarily elongated structure. A simple construction is thus provided for transmitting a steering movement to a steering linkage and thus to the wheels of the light motor vehicle that are to be steered. In particular, the use of swivel disks in steering systems has so far been known primarily from utility vehicle steering systems which, due to the much higher axle loads and steering forces, are of course much more robust, i.e. larger and heavier.

Vorteilhafterweise ist eine Schwenkachse des Schwenkmittels in Längsrichtung des Leichtkraftfahrzeugs ausgerichtet. Insbesondere ist die Längsrichtung des Leichtkraftfahrzeugs die Fahrtrichtung des Leichtkraftfahrzeugs, in der sich das Fahrzeug geradeaus - sprich ohne einen Einschlag der Lenkung - bewegt. Anders ausgedrückt findet die Schwenkbewegung des Schwenkmittels in einer Schwenkebene vertikal zur Fahrzeuglängsachse statt und kann direkt in eine laterale Bewegung der ersten Spurstange übertragen werden, welche so auf einfache Weise eine Lenkbewegung der Räder des Leichtkraftfahrzeugs bewirken kann.A pivot axis of the pivot means is advantageously aligned in the longitudinal direction of the light motor vehicle. In particular, the longitudinal direction of the light motor vehicle is the direction of travel of the light motor vehicle in which the vehicle moves straight ahead - that is, without turning the steering. In other words, the pivoting movement of the pivoting means takes place in a pivoting plane vertical to the longitudinal axis of the vehicle and can be transferred directly to a lateral movement of the first tie rod, which can thus easily bring about a steering movement of the wheels of the light vehicle.

Auch kann es vorteilhaft sein, wenn eine Schwenkachse des Schenkmittels in vertikaler Richtung des Leichtkraftfahrzeugs ausgerichtet ist. Unter vertikaler Richtung des Leichtkraftfahrzeugs soll hier jene Richtung verstanden werden, die sich senkrecht zu einer von der Fahrzeuglängsachse und der orthogonal dazu verlaufenden Fahrzeugquerachse aufgespannten Ebene erstreckt.. Diese Ausrichtung ermöglicht es, dass die Schwenkbewegung des Schwenkmittels direkt in eine laterale Bewegung der ersten Spurstange übertragen wird, welche so auf einfache Weise eine Lenkbewegung der Räder des Leichtkraftfahrzeugs bewirken kann.It can also be advantageous if a pivot axis of the pivot means is oriented in the vertical direction of the light motor vehicle. The vertical direction of the light motor vehicle is to be understood here as that direction which extends perpendicular to a plane spanned by the vehicle longitudinal axis and the vehicle transverse axis running orthogonally to it. This alignment enables the pivoting movement of the pivoting means to be transferred directly into a lateral movement of the first tie rod is, which can cause a steering movement of the wheels of the light motor vehicle in a simple manner.

Ferner ist es sinnvoll, wenn das elektronische Lenksystem eine erste Radaufhängung, eine zweite Radaufhängung und eine Lenkübertragungsstange aufweist, wobei die erste Spurstange zur Übertragung einer Lenkbewegung mit der ersten Radaufhängung verbunden ist und wobei die Lenkübertragungsstange so mit der ersten und der zweiten Radaufhängung verbunden ist, dass eine Lenkbewegung von der ersten auf die zweite Radaufhängung übertragen wird. Dadurch ist ein kostengünstiges und zuverlässiges Lenkgestänge mit einer Spurstange bereitgestellt, welches die Lenkkraft auf zwei Räder überträgt.It is also useful if the electronic steering system has a first wheel suspension, a second wheel suspension and a steering transmission rod, the first tie rod being connected to the first wheel suspension for transmitting a steering movement and the steering transmission rod being connected to the first and the second wheel suspension, that a steering movement is transmitted from the first to the second wheel suspension. This provides an inexpensive and reliable steering linkage with a tie rod, which transfers the steering force to two wheels.

Vorteilhafterweise weist das elektronische Lenksystem eine zweite Spurstange, eine erste Radaufhängung sowie eine zweite Radaufhängung auf, wobei die zweite Spurstange gelenkig mit dem Schwenkmittel gekoppelt ist und wobei die erste Spurstange zur Übertragung einer Lenkbewegung mit der ersten Radaufhängung verbunden ist und die zweite Spurstange zur Übertragung einer Lenkbewegung mit der zweiten Radaufhängung verbunden ist. Damit ist ein weiteres kostengünstiges und zuverlässiges Lenkgestänge aufgezeigt.The electronic steering system advantageously has a second tie rod, a first wheel suspension and a second wheel suspension, the second tie rod being articulated to the pivoting means and the first tie rod being connected to the first wheel suspension for transmitting a steering movement and the second tie rod being connected to the transmission of a Steering movement is connected to the second suspension. Another inexpensive and reliable steering linkage is thus shown.

Weiterbildend ist das Lenkgetriebe in einer Getriebeebene angeordnet, die sich parallel zur Schwenkebene des Schwenkmittels erstreckt. Insbesondere sind die Getriebeebene und die Schwenkebene nahe beieinander angeordnet. Das bedeutet, dass das Lenkgetriebe und das Schwenkmittel in funktionaler Nähe zueinander angeordnet sind und gleichzeitig die räumliche Anordnung des Lenkgetriebes in der Getriebeebene beliebig verändert werden kann solange die Ausgangswelle des Lenkgetriebes in funktionierender Weise mit der Schwenkscheibe verbunden ist. Dies ermöglicht eine große Flexibilität bei der Anordnung des Lenkgetriebes und in der Folge eine optimale Ausnutzung des bei Leichtkraftfahrzeugen grundsätzlich knappen Bauraumes.In a further development, the steering gear is arranged in a gear plane which extends parallel to the swivel plane of the swivel means. In particular, the gear level and the Pivot plane arranged close together. This means that the steering gear and the pivot means are arranged in functional proximity to each other and at the same time the spatial arrangement of the steering gear in the gear plane can be changed as required as long as the output shaft of the steering gear is connected to the swivel plate in a functioning manner. This enables great flexibility in the arrangement of the steering gear and, as a result, optimal use of the space that is fundamentally limited in light vehicles.

Ferner ist es sinnvoll, wenn der Elektromotor und/ oder die Steuerung in Längsrichtung des Leichtkraftfahrzeugs vor, hinter oder in der Getriebeebene angeordnet sind. Dadurch ist eine noch größere Flexibilität bei der Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraumes gewährleistet.It is also useful if the electric motor and / or the control are arranged in the longitudinal direction of the light motor vehicle in front of, behind or in the transmission plane. This ensures even greater flexibility in utilizing the available installation space.

Weiterbildend ist das Lenkgetriebe als Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle und einem mit der Schneckenwelle im Eingriff stehenden Schneckenrad ausgebildet, wobei das Schneckenrad drehfest mit der Ausgangswelle gekoppelt ist und die Rotation der Ausgangswelle bewirkt. Insbesondere überträgt die Schneckenwelle die Rotation des Elektromotors auf das Schneckenrad, welches wiederum durch die drehfeste Kopplung mit der Ausgangswelle die Ausgangswelle dreht. Dies hat sich als eine kostengünstige und zuverlässige Form eines einstufigen Lenkgetriebes herausgestellt. Es ist aber natürlich auch der Einsatz von allen möglichen anderen Formen von einstufigen Getrieben für die vorliegende Erfindung denkbar.In a further development, the steering gear is designed as a worm gear with a worm shaft and a worm wheel in engagement with the worm shaft, the worm wheel being non-rotatably coupled to the output shaft and causing the output shaft to rotate. In particular, the worm shaft transmits the rotation of the electric motor to the worm wheel, which in turn rotates the output shaft due to the non-rotatable coupling with the output shaft. This has been found to be an inexpensive and reliable form of single-stage steering gear. However, it is of course also conceivable to use all possible other forms of single-stage transmissions for the present invention.

Ferner ist es sinnvoll, wenn das Schneckenrad als Schneckenradsegment ausgebildet ist und im Lenkgetriebe wenigstens ein Anschlagelement vorgesehen ist, das die Rotation des Schneckenradsegments begrenzt. Insbesondere ist auf jeder Seite in Umfangsrichtung des Schneckenradsegments ein Anschlagelement vorgesehen. Durch die Verwendung eines Schneckenradsegments lassen sich Gewicht und Platz einsparen. Die Anschlagelemente stellen sicher, dass das Schneckenradsegment im Eingriff mit der Schneckenwelle bleibt.It is also useful if the worm wheel is designed as a worm wheel segment and at least one stop element is provided in the steering gear, which limits the rotation of the worm wheel segment. In particular, a stop element is provided on each side in the circumferential direction of the worm wheel segment. Using a worm wheel segment saves weight and space. The stop elements ensure that the worm wheel segment remains in engagement with the worm shaft.

Vorteilhafterweise ist die Steuerung so ausgebildet, dass sie eine variable Übersetzung des Lenkradeinschlags zur Lenkbewegung realisieren kann, wobei insbesondere in einem Lenkbereich der sich nahe um die die Geradeausstellung des Lenkrads erstreckt Lenkradeinschläge weniger große Radeinschläge bewirken als Lenkradeinschläge in einem von der Geradeausstellung entfernten Lenkbereich. Mit einer derartigen Steuerung kann ein aufwändigeres Lenkgetriebe mit einer variablen Übersetzung entfallen und gleichzeitig die entsprechende Funktionalität erhalten bleiben, was eine kostengünstige Lösung bei gleichbleibendem Komfort für den Nutzer ermöglicht.The control is advantageously designed so that it can implement a variable translation of the steering wheel angle to the steering movement, with steering wheel turns causing fewer wheel turns than steering wheel turns in a steering region remote from the straight-ahead position, in particular in a steering area that extends close to the straight-ahead position of the steering wheel. With such a control, a more complex steering gear with a variable ratio can be dispensed with and at the same time the corresponding functionality can be retained, which enables a cost-effective solution with constant comfort for the user.

Ferner gelingt die Lösung der Aufgabe mit einem Leichtkraftfahrzeug, welches ein oben beschriebenes elektronisches Lenksystem aufweist. Ein Vorteil eines so ausgestatteten Leichtkraftfahrzeugs besteht darin, dass die räumliche Anordnung des Lenkrads auf der einen Seite und des Radaktuator-Systems auf der anderen Seite nicht durch mechanische Zwangsbedingungen eingeschränkt ist, wie dies beispielsweise bei einem elektromechanischen Lenksystem der Fall ist. Dies ermöglicht einen hohen Grad an gestalterischer Freiheit bei der Konstruktion des Fahrzeugs, so dass der begrenzte Bauraum in einem erfindungsgemäßen Leichtkraftfahrzeug deutlich besser als bislang üblich nutzbar ist. Durch den Wegfall der bisher benötigten mechanischen Verbindung zwischen Radaktuator-System und Lenkrad wird ein zusätzlicher Raumgewinn erzielt, der gegenüber herkömmlichen Lenksystemen bei Leichtfahrzeugen besonders vorteilhaft ist. Die hohe Variabilität bei der räumlichen Anordnung der einzelnen Komponenten des Radaktuator-Systems im Bereich der Vorderachse erhöht die Effizienz in der Bauraumnutzung und ermöglicht so einen signifikanten Gewinn für den Nutzer.Furthermore, the object is achieved with a light motor vehicle which has an electronic steering system as described above. One advantage of a light motor vehicle equipped in this way is that the spatial arrangement of the steering wheel on the one hand and the wheel actuator system on the other hand is not restricted by mechanical constraints, as is the case, for example, with an electromechanical steering system. This enables a high degree of creative freedom in the construction of the vehicle, so that the limited installation space in a light motor vehicle according to the invention can be used significantly better than previously usual. By eliminating the previously required mechanical connection between the wheel actuator system and the steering wheel, additional space is gained, which is particularly advantageous compared to conventional steering systems in light vehicles. The high variability in the spatial arrangement of the individual components of the wheel actuator system in the area of the front axle increases the efficiency in the use of installation space and thus enables a significant benefit for the user.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigen schematisch:

1 eine beispielhafte Darstellung eines bekannten elektronischen Lenksystems;
2 ein herkömmliches elektromechanisches Lenksystem in einem PKW;
3 ein herkömmliches elektromechanisches Lenksystem das für den Einbau in ein Leichtkraftfahrzeug angepasst worden ist;
4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Lenksystems in einem Leichtkraftfahrzeug;
5 eine Draufsicht auf ein elektronisches Lenksystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 eine Frontansicht des elektronischen Lenksystems aus 5;
7 eine Draufsicht auf ein elektronisches Lenksystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
8 eine Frontansicht des elektronischen Lenksystems aus 7;
9 eine Draufsicht auf ein elektronisches Lenksystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
10 eine Frontansicht des elektronischen Lenksystems aus 9;
11 eine Draufsicht auf ein elektronisches Lenksystem gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel mit offenem Lenkgetriebegehäuse; und
12 eine perspektivische Detailansicht einiger Komponenten des Lenkgetriebes aus 11.

The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings. They show schematically:

1 an exemplary representation of a known electronic steering system;
2 a conventional electromechanical steering system in a car;
3 a conventional electromechanical steering system that has been adapted for installation in a light vehicle;
4th a first embodiment of an electronic steering system according to the invention in a light motor vehicle;
5 a plan view of an electronic steering system according to a second embodiment;
6th a front view of the electronic steering system 5 ;
7th a plan view of an electronic steering system according to a third embodiment;
8th a front view of the electronic steering system 7th ;
9 a plan view of an electronic steering system according to a fourth embodiment;
10 a front view of the electronic steering system 9 ;
11 a plan view of an electronic steering system according to a fifth embodiment with an open steering gear housing; and
12th a perspective detailed view of some components of the steering gear from 11 .

1 zeigt, wie bereits oben erläutert, den prinzipiellen Aufbau von an sich bekannten elektronischen Lenksystemen. Diese weisen in der Regel ein Lenkrad 1, einen Force-Feedback-Aktuator 4 und einen Radaktuator 5 mit einem hier nicht näher dargestellten Lenkgetriebe auf. In 2 ist demgegenüber ein herkömmliches elektromechanisches Lenksystem in einem PKW gezeigt. Dieses weist ein Lenkrad 1, eine Lenkzwischenwelle 2a und ein Lenkgetriebe 3 auf. In 3 ist ein an sich ebenfalls bekanntes elektromechanisches Lenksystem in einem Leichtkraftfahrzeug dargestellt. Im Gegensatz zur in 2 gezeigten Ausführung ist hier die Lenkzwischenwelle 2b verkürzt worden, damit es in ein Leichtkraftfahrzeug überhaupt eingebaut werden kann. Gut zu erkennen ist der im Vergleich zur Situation in 2 bereits geringere benötigte Bauraum des gesamten Lenksystems. Dennoch ist das in 3 gezeigte Lenksystem relativ raumgreifend, wenn man es mit der in 4 gezeigten erfindungsgemäßen Lösung vergleicht. 1 shows, as already explained above, the basic structure of known electronic steering systems. These usually have a steering wheel 1 , a force feedback actuator 4th and a wheel actuator 5 with a steering gear not shown here. In 2 In contrast, a conventional electromechanical steering system is shown in a car. This has a steering wheel 1 , an intermediate steering shaft 2a and a steering gear 3 on. In 3 an electromechanical steering system, which is also known per se, is shown in a light motor vehicle. In contrast to the in 2 The version shown here is the intermediate steering shaft 2 B has been shortened so that it can be installed in a light motor vehicle at all. This is easy to see in comparison to the situation in 2 already less space required for the entire steering system. Still, that's in 3 The steering system shown is relatively expansive when used with the in 4th compares shown solution according to the invention.

In 4 ist nämlich ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines elektronischen Lenksystems 10 für ein Leichtkraftfahrzeug gezeigt. Es weist einen Force-Feedback-Aktuator 4 und ein Radaktuator-System 5 mit einem hier nicht näher dargestellten Lenkgetriebe auf, die räumlich und mechanisch getrennt voneinander im Leichtkraftfahrzeug verbaut sind. Das in 4 gezeigte erfindungsgemäße Lenksystem 10 nimmt deutlich weniger Bauraum in Anspruch als die in 2 oder 3 gezeigten Lenksysteme.In 4th is namely a first embodiment of the invention of an electronic steering system 10 shown for a light vehicle. It has a force feedback actuator 4th and a wheel actuator system 5 with a steering gear not shown here, which are spatially and mechanically separated from each other in the light vehicle. This in 4th shown steering system according to the invention 10 takes up significantly less space than the one in 2 or 3 shown steering systems.

Zudem ist bei den in 2 und 3 gezeigten Lenksystemen erkennbar, dass bei diesen ein gewisser Mindestwinkel α zu einer gedachten senkrechten Linie vom Lenkgetriebe 3 für die Lenkzwischenwelle 2 vorgesehen sein muss. Dies schränkt die Flexibilität bei der Bauraumgestaltung ein. Bei dem in 4 gezeigten erfindungsgemäßen elektronischen Lenksystem hingegen kann das Lenkrad 1 mit dem Force-Feedback-Aktuator 4 freier platziert werden. Hier ist das Lenkrad 1 direkt oberhalb des Radaktuator-Systems 5 angeordnet, wodurch ein zusätzlicher Raumgewinn gegenüber dem in 2 bzw. 3 gezeigten Lenksystemen bzw. den damit ausgerüsteten Fahrzeugen erzielt werden kann. Um im Bild zu bleiben, wird somit ein negativer Winkel α möglich, wie er in 4 dargestellt ist. Dies wäre bei einer klassischen mechanischen Verbindung über eine Lenkzwischenwelle nicht möglich. Anders ausgedrückt: Das erfindungsgemäße elektronische Lenksystem führt auch dazu, dass Komponenten des Lenksystems 10 nicht mehr in dem Bereich angeordnet werden müssen, in dem der Nutzraum für Fahrgäste besonders spürbar eingeschränkt wird.In addition, the in 2 and 3 shown steering systems that these have a certain minimum angle α to an imaginary vertical line from the steering gear 3 must be provided for the intermediate steering shaft 2. This restricts the flexibility in the design of the installation space. The in 4th On the other hand, the electronic steering system according to the invention shown can be the steering wheel 1 with the force feedback actuator 4th can be placed more freely. Here is the steering wheel 1 directly above the wheel actuator system 5 arranged, whereby additional space is gained compared to the in 2 respectively. 3 shown steering systems or the vehicles equipped therewith can be achieved. In order to stay in the picture, it is therefore a negative angle α possible as he did in 4th is shown. This would not be possible with a classic mechanical connection via an intermediate steering shaft. In other words: the electronic steering system according to the invention also leads to components of the steering system 10 no longer have to be arranged in the area in which the usable space for passengers is particularly noticeably restricted.

In den 5 bis 11 ist die Fahrtrichtung F des Leichtkraftfahrzeugs jeweils durch einen Pfeil in Seitenansicht bzw. in Draufsicht Pangezeigt. Bei Geradeausfahrt erstreckt sich der Fahrtrichtungspfeil parallel zur Fahrzeuglängsachse, zeigt also in Längsrichtung L des Leichtkraftfahrzeugs.In the 5 until 11 is the direction of travel F. of the light motor vehicle in each case indicated by an arrow in a side view or in a top view P. When driving straight ahead, the direction of travel arrow extends parallel to the longitudinal axis of the vehicle, i.e. it points in the longitudinal direction L. of the light vehicle.

Ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des elektronischen Lenksystems 10 für ein Leichtkraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den 5 und 6 gezeigt. Das elektronische Lenksystem 10 weist erneut ein Lenkrad 1 und einen Force-Feedback-Aktuator 4 auf, auch wenn beide aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt sind. Lenkrad 1 und Force-Feedback-Aktuator 4 können beispielsweise wie in 4 dargestellt angeordnet sein. Es sind jedoch auch beliebige andere Anordnungen von Lenkrad 1 und Force-Feedback-Aktuator 4 möglich. Weiterhin weist das elektronische Lenksystem 10 ein Radaktuator-System 5 mit einem Elektromotor 6, einer Steuerung 7 und einem Lenkgetriebe 8 auf. Das Lenkgetriebe 8 ist hier als einstufiges Getriebe ausgebildet.A second embodiment of the electronic steering system according to the invention 10 for a light motor vehicle according to the present invention is shown in FIGS 5 and 6th shown. The electronic steering system 10 again shows a steering wheel 1 and a force feedback actuator 4th even if both are not shown here for the sake of clarity. steering wheel 1 and force feedback actuator 4th can, for example, as in 4th be arranged shown. However, there are also any other arrangements of the steering wheel 1 and force feedback actuator 4th possible. Furthermore, the electronic steering system 10 a wheel actuator system 5 with an electric motor 6th , a controller 7th and a steering gear 8th on. The steering gear 8th is designed here as a single-stage gear.

Ein hier als Schwenkscheibe ausgebildetes Schwenkmittel 9 des elektronischen Lenksystems 10 ist drehfest an eine Ausgangswelle 11 des Lenkgetriebes 8 gekoppelt. Ferner weist das Lenksystem 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine erste Spurstange 12 auf, die gelenkig an die Schwenkscheibe 9 gekoppelt ist (vgl. 6). Ferner ist die erste Spurstange 12 exzentrisch an die Schwenkscheibe 9 gekoppelt.A swivel means designed here as a swivel disk 9 of the electronic steering system 10 is non-rotatably on an output shaft 11 of the steering gear 8th coupled. Furthermore, the steering system 10 according to the first embodiment, a first tie rod 12th on that articulated to the swivel plate 9 is coupled (cf. 6th ). Also is the first tie rod 12th eccentrically on the swivel plate 9 coupled.

Eine Schwenkachse A der Schwenkscheibe 9 ist in Längsrichtung L des Leichtkraftfahrzeugs ausgerichtet. Wie in den 5 und 6 erkennbar, ist die Schwenkachse A in Längsrichtung L des Leichtkraftfahrzeugs ausgerichtet, welche in Fahrtrichtung F des Leichtkraftfahrzeugs zeigt. Die Schwenkachse A der Schwenkscheibe 9 entspricht dabei der Mittelachse der Ausgangswelle 11 des Lenkgetriebes 8.A pivot axis A. the swivel disk 9 is lengthways L. of the light vehicle. As in the 5 and 6th recognizable is the swivel axis A. longitudinal L. of the light vehicle aligned in the direction of travel F. of the light vehicle shows. The pivot axis A. the swivel disk 9 corresponds to the central axis of the output shaft 11 of the steering gear 8th .

Ferner weist das elektronische Lenksystem 10 eine erste Radaufhängung 14, eine zweite Radaufhängung 15 und eine Lenkübertragungsstange 16 auf. Dabei ist die erste Spurstange 12 zur Übertragung einer Lenkbewegung mit der ersten Radaufhängung 14 verbunden. Die Lenkübertragungsstange 16 wiederum ist so mit der ersten Radaufhängung 14 und der zweiten Radaufhängung 15 verbunden, dass eine Lenkbewegung von der ersten Radaufhängung 14 auf die zweite Radaufhängung 15 übertragen wird.Furthermore, the electronic steering system 10 a first wheel suspension 14th , a second suspension 15th and a steering transmission rod 16 on. Here is the first tie rod 12th for transmitting a steering movement with the first wheel suspension 14th tied together. The steering transmission rod 16 again it is the same with the first wheel suspension 14th and the second suspension 15th connected that a steering movement from the first wheel suspension 14th on the second suspension 15th is transmitted.

Wie in den 5 und 6 anhand des Pfeils P erkennbar, wird die Schwenkscheibe 9 durch das Lenkgetriebe 8 um die Schenkachse A gedreht, wodurch die Rotationsbewegung der Schwenkscheibe 9 in eine laterale Bewegung der ersten Spurstange 12 übertragen wird, die gelenkig und exzentrisch an die Schwenkscheibe 9 gekoppelt ist. In 5 ist in der Draufsicht die erste Radaufhängung 14 zu sehen, mit deren einem Ende die erste Spurstange 12 und mit deren anderem Ende die Lenkübertragungsstange 16 verbunden ist. Durch die Lagerung der ersten Radaufhängung 14 an der Vorderachse V des Leichtkraftfahrzeugs wird die laterale Bewegung der ersten Spurstange 12 in eine Lenkbewegung des ersten Rades R1 übersetzt. Die Lenkübertragungsstange 16 wiederum überträgt diese Lenkbewegung an die zweite Radaufhängung 15 und das zweite Rad R2. Die Ausgestaltung der Radaufhängungen ist hier lediglich als schematisch zu verstehen. Radaufhängungen sind im Prinzip allgemein bekannt, weshalb sie hier nicht im Detail besprochen werden.As in the 5 and 6th using the arrow P. recognizable, the swivel disc 9 through the steering gear 8th around the pivot axis A. rotated, causing the rotational movement of the swivel plate 9 in a lateral movement of the first tie rod 12th is transmitted, which is articulated and eccentric to the swivel plate 9 is coupled. In 5 is the first wheel suspension in plan view 14th to see, with one end of the first tie rod 12th and with the other end of the steering transmission rod 16 connected is. By storing the first wheel suspension 14th on the front axle V of the light vehicle is the lateral movement of the first tie rod 12th into a steering movement of the first wheel R1 translated. The steering transmission rod 16 in turn transmits this steering movement to the second wheel suspension 15th and the second wheel R2 . The design of the wheel suspensions is to be understood here only as being schematic. In principle, wheel suspensions are generally known, which is why they are not discussed in detail here.

Mit Bezug auf die 7 und 8 wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel eines elektronischen Lenksystems 10 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das in 7 und 8 gezeigte Ausführungsbeispiel des elektronischen Lenksystems 10 unterscheidet sich von dem in den 5 und 6 gezeigten elektronischen Lenksystem 10 in der Ausgestaltung des Lenkmechanismus. Zur leichteren Orientierung sind gleichartige Komponenten in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen mit gleichen Bezugszeichen versehen.With reference to the 7th and 8th will now be a third embodiment of an electronic steering system 10 of the present invention. This in 7th and 8th Shown embodiment of the electronic steering system 10 differs from the one in the 5 and 6th electronic steering system shown 10 in the design of the steering mechanism. For easier orientation, components of the same type are provided with the same reference symbols in the different exemplary embodiments.

Das elektronische Lenksystem 10 weist eine zweite Spurstange 13 zusätzlich zur ersten Spurstange 12 auf. Die zweite Spurstange 13 ist ebenso wie die erste Spurstange 12 gelenkig und exzentrisch mit der Schwenkscheibe 9 verbunden. Im Gegensatz zum elektronischen Lenksystem 10 des ersten Ausführungsbeispiels weist das elektronische Lenksystem 10 des dritten Ausführungsbeispiels keine Lenkübertragungsstange 16 auf.The electronic steering system 10 has a second tie rod 13th in addition to the first tie rod 12th on. The second tie rod 13th is just like the first tie rod 12th articulated and eccentric with the swivel plate 9 tied together. In contrast to the electronic steering system 10 of the first embodiment, the electronic steering system 10 of the third embodiment no steering transmission rod 16 on.

Die zweite Spurstange 13 ist mit der zweiten Radaufhängung 15 zur Übertragung der Lenkbewegung in gleicher, oben beschriebener Form verbunden wie die erste Spurstange 12 mit der ersten Radaufhängung 14.The second tie rod 13th is with the second suspension 15th connected to the transmission of the steering movement in the same form as described above as the first tie rod 12th with the first wheel suspension 14th .

In beiden Ausführungsbeispielen ist das Lenkgetriebe 8 in einer Getriebeebene G angeordnet, die sich parallel zur Schwenkebene S der Schwenkscheibe 9 erstreckt. Die Getriebeebene G ist dabei insbesondere so nah an der Schwenkebene S angeordnet, dass die Funktionalität der Schwenkscheibe 9 in Verbindung mit der Ausgangswelle 11 des Lenkgetriebes 8 gegeben ist. Das bedeutet, dass das Lenkgetriebe 8 beliebig um die Ausgangswelle 11 herum rotiert in der Getriebeebene G angeordnet sein kann. Darüber hinaus sind in allen Ausführungsbeispielen der Elektromotor 6 und/ oder die Steuerung 7 in Längsrichtung L des Leichtkraftfahrzeugs vor, hinter oder in der Getriebeebene G angeordnet.In both exemplary embodiments, the steering gear is 8th in one gear level G arranged that is parallel to the pivot plane S. the swivel disk 9 extends. The gear level G is particularly so close to the pivot plane S. arranged that the functionality of the swivel plate 9 in connection with the output shaft 11 of the steering gear 8th given is. That means the steering gear 8th arbitrarily around the output shaft 11 rotates around in the gear plane G can be arranged. In addition, in all the exemplary embodiments, the electric motor 6th and / or the controller 7th longitudinal L. of the light vehicle in front of, behind or in the gearbox level G arranged.

In den 9 und 10 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Lenksystems 10 dargestellt, das mit dem elektronischen Lenksystem 10 des dritten Ausführungsbeispiels bis auf die räumliche Anordnung von Elektromotor 6, Steuerung 7 und Lenkgetriebe 8 identisch ist.In the 9 and 10 is a fourth embodiment of an electronic steering system according to the invention 10 shown, the one with the electronic steering system 10 of the third embodiment except for the spatial arrangement of the electric motor 6th , Steering 7th and steering gear 8th is identical.

Wie in 9 zu sehen, ist das Lenkgetriebe 8 um 180 Grad um die Schwenkachse A gedreht und der Elektromotor 6 sowie die Steuerung 7 sind in Längsrichtung L des Leichtkraftfahrzeugs vor der Getriebeebene G angeordnet. Bei den elektronischen Lenksystemen 10 der beiden vorhergehenden Ausführungsbeispiele sind hingegen der Elektromotor 6 und die Steuerung 7 in Längsrichtung L des Leichtkraftfahrzeugs jeweils hinter der Getriebeebene G angeordnet. Auch eine Anordnung von Elektromotor 6 und Steuerung 7 in der Getriebeebene G ist selbstverständlich denkbar. Bei jeder denkbaren räumlichen Anordnung insbesondere von Elektromotor 6 und Lenkgetriebe 8 ist natürlich darauf zu achten, dass die funktionale Verbindung zwischen den Komponenten erhalten bleibt. Die hier beschriebene räumliche Variabilität ist es jedoch unter anderem, die die erfindungsgemäßen elektronischen Lenksysteme für Leichtkraftfahrzeuge so attraktiv macht. Denn so kann der dort nur sehr begrenzt vorhandene Bauraum nochmals besser ausgenutzt werden.As in 9 you can see the steering gear 8th 180 degrees around the swivel axis A. rotated and the electric motor 6th as well as the control 7th are lengthways L. of the light vehicle in front of the gearbox level G arranged. With the electronic steering systems 10 In contrast, the two previous exemplary embodiments are the electric motor 6th and the controls 7th longitudinal L. of the light vehicle behind the transmission level G arranged. Also an arrangement of electric motor 6th and control 7th in the gearbox level G is of course conceivable. With every conceivable spatial arrangement, in particular of an electric motor 6th and steering gear 8th Of course, care must be taken to ensure that the functional connection between the components is maintained. However, it is the spatial variability described here, among other things, that makes the electronic steering systems according to the invention so attractive for light motor vehicles. In this way, the very limited space available there can be used even better.

In den 11 und 12 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel eines elektronischen Lenksystems 10 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsbeispielen im Wesentlichen durch die Ausgestaltung des Lenkgetriebes 8. Ferner ist beim fünften Ausführungsbeispiel die erste Spurstange 12 so ausgebildet, dass sie sowohl mit der ersten Radaufhängung 14 als auch mit der zweiten Radaufhängung 15 verbunden ist. Für den Fachmann ist es jedoch offensichtlich, dass auch eine Kombination des Lenkgetriebes 8 des fünften Ausführungsbeispiels mit den Konfigurationen von erster Spurstange 12, zweiter Spurstange 13 und Lenkübertragungsstange16 der vorherigen Ausführungsbeispiele ohne weiteres möglich ist.In the 11 and 12th is a fifth embodiment of an electronic steering system 10 shown. This differs from the previous exemplary embodiments essentially in the design of the steering gear 8th . Furthermore, in the fifth embodiment, the first tie rod is 12th designed to work with both the first suspension 14th as well as with the second wheel suspension 15th connected is. For the person skilled in the art, however, it is obvious that a combination of the steering gear 8th of the fifth embodiment with the configurations of the first tie rod 12th , second tie rod 13th and steering transmission rod 16 of the previous exemplary embodiments is readily possible.

Das Lenkgetriebe 8 des fünften Ausführungsbeispiels ist in 11 mit einem offenen Lenkgetriebegehäuse 18 dargestellt, so dass der Blick auf die im Lenkgetriebegehäuse 18 liegenden Komponenten frei ist.The steering gear 8th of the fifth embodiment is in 11 with an open steering gear housing 18th shown so that the view of the in the steering gear housing 18th lying components is exposed.

Wie in 11 zu erkennen, ist die Schwenkachse 8 des hier als Schwenkhebel ausgebildeten Schwenkmittels 9 des fünften Ausführungsbeispiels in vertikaler Richtung des Leichtkraftfahrzeugs ausgerichtet, also senkrecht zur Fahrbahnoberfläche. Dadurch findet die Schwenkbewegung des Schwenkmittels 9 in einer Schwenkebene S parallel zur Fahrbahnoberfläche statt. Die Schwenkebene S entspricht in 11 also der Zeichenebene. Die erste Spurstange 12 ist wiederum gelenkig und exzentrisch an das Schwenkmittel 9 gekoppelt. So wird die Schwenkbewegung des Schwenkmittels9 direkt in eine laterale Bewegung der ersten Spurstange 12 übertragen, welche so auf einfache Weise eine Lenkbewegung der Räder R1 und R2 des Leichtkraftfahrzeugs bewirkt. Das Schwenkmittel 9 ist hier als ein Schwenkhebel ausgeführt, der eine primär längliche Struktur hat. Es sei an dieser Stelle jedoch noch einmal betont, dass auch eine Schwenkscheibe als Schwenkmittel 9 verwendet werden könnte.As in 11 the swivel axis can be seen 8th of the pivoting means designed here as a pivoting lever 9 of the fifth exemplary embodiment aligned in the vertical direction of the light vehicle, that is, perpendicular to the road surface. As a result, the pivoting movement of the pivoting means takes place 9 in a swivel plane S. parallel to the road surface. The swivel plane S. corresponds to in 11 so the plane of the drawing. The first tie rod 12th is in turn articulated and eccentric to the pivot means 9 coupled. The pivoting movement of the pivoting means 9 thus turns directly into a lateral movement of the first tie rod 12th transmitted, which so in a simple way a steering movement of the wheels R1 and R2 of the light vehicle causes. The pivoting means 9 is designed here as a pivot lever that has a primarily elongated structure. At this point, however, it should be emphasized once again that a swivel disk is also used as a swiveling means 9 could be used.

In 11 ist zu sehen, dass das Lenkgetriebe 8 des fünften Ausführungsbeispiels als Schneckengetriebe mit einer Schneckenwelle 19 und einem mit der Schneckenwelle 19 im Eingriff stehenden Schneckenradsegment 20 ausgebildet ist. Das Schneckenradsegment 20 wiederum ist drehfest mit der Ausgangswelle 11 gekoppelt und bewirkt die Rotation der Ausgangswelle 11 um die Schwenkachse A des Schwenkmittels9. Die exzentrische Kopplung der ersten Spurstange 12 an das Schwenkmittel 9 bewirkt schließlich die laterale Bewegung der ersten Spurstange 12, die in eine Lenkbewegung der Räder R1 und R2 übersetzt wird.In 11 can be seen that the steering gear 8th of the fifth embodiment as a worm gear with a worm shaft 19th and one with the worm shaft 19th meshing worm gear segment 20th is trained. The worm gear segment 20th in turn is rotationally fixed to the output shaft 11 coupled and causes the output shaft to rotate 11 around the pivot axis A. of the pivoting means 9. The eccentric coupling of the first tie rod 12th to the pivoting means 9 finally causes the lateral movement of the first tie rod 12th resulting in a steering movement of the wheels R1 and R2 is translated.

Ferner weist das Lenkgetriebe 8 zwei Anschlagelemente 21 auf, welche die Rotation des Schneckenradsegments 20 begrenzen, so dass das Schneckenradsegment 20 immer im Eingriff mit der Schneckenwelle 19 bleibt.Furthermore, the steering gear 8th two stop elements 21 on which the rotation of the worm wheel segment 20th limit so that the worm wheel segment 20th always in engagement with the worm shaft 19th remain.

In 12 ist eine perspektivische Detailansicht des Schneckenradsegments 20 mit einem Anschlagelement 21 gezeigt. Das Anschlagelement 21 ist hier an einem Gehäuseelement 22 des Lenkgetriebegehäuses 18 befestigt (z.B. angeschweißt) und als Block ausgebildet, der einen Anschlag für das Schneckenradsegment 20 bei vollem Lenkausschlag bildet, so dass das Schneckenradsegment 20 nicht mehr weiter rotieren kann und folglich im Eingriff mit der Schneckenwelle 19 bleibt.In 12th Figure 4 is a detailed perspective view of the worm wheel segment 20th with a stop element 21 shown. The stop element 21 is here on a housing element 22nd of the steering gear housing 18th attached (eg welded) and designed as a block that has a stop for the worm gear segment 20th forms at full steering angle, so that the worm wheel segment 20th can no longer rotate and consequently engages with the worm shaft 19th remain.

Ebenfalls ist in 12 zu erkennen, dass das Schneckenradsegment 20 drehfest mit der durch Wellenlager 23 gelagerten Ausgangswelle 11 gekoppelt ist, an die ebenfalls drehfest das Schwenkmittel 9 gekoppelt ist und die so die Rotation des Schneckenradsegments 20 auf das Schwenkmittel 9 überträgt.Is also in 12th to see that the worm wheel segment 20th non-rotatably with the through shaft bearings 23 bearing output shaft 11 is coupled to which the pivoting means is also rotationally fixed 9 is coupled and so the rotation of the worm wheel segment 20th on the pivoting means 9 transmits.

Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass das Schneckenradsegment 20 auch als vollständiges Schneckenrad ausgeführt sein kann. In diesem Fall würden natürlich auch die Anschlagelemente 21 entfallen, da nicht die Gefahr bestünde, dass das Schneckenrad nicht mehr mit der Schneckenwelle 19 in Eingriff ist.It is obvious to a person skilled in the art that the worm wheel segment 20th can also be designed as a complete worm wheel. In this case, of course, the stop elements would also 21 omitted, since there would be no risk that the worm wheel no longer with the worm shaft 19th is engaged.

Der Fachmann erkennt zudem, dass das Lenkgetriebe 8 des fünften Ausführungsbeispiels problemlos in alle anderen Ausführungsbeispiele integrierbar ist. Bei entsprechender gelenkiger Kopplung des Schwenkmittels 9 mit der ersten Spurstange 12 bzw. der zweiten Spurstange 13 lässt sich das Lenkgetriebe 8 des fünften Ausführungsbeispiels auch um 90 Grad kippen, so dass die Schwenkachse A des Schwenkmittels 9 in Längsrichtung L des Leichtfahrzeugs ausgerichtet ist, wie es in den 5 bis 10 gezeigt ist.The person skilled in the art also recognizes that the steering gear 8th of the fifth embodiment can be easily integrated into all other embodiments. With a corresponding articulated coupling of the pivoting means 9 with the first tie rod 12th or the second tie rod 13th can be the steering gear 8th of the fifth embodiment also tilt 90 degrees so that the pivot axis A. of the pivoting means 9 longitudinal L. of the light vehicle is aligned, as shown in the 5 until 10 is shown.

Als Elektromotor 6 und Steuerung 7 kann bei allen hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ein aus herkömmlichen elektromechanischen Lenksystemen bekanntes, sogenanntes Powerpack zum Einsatz kommen. Dann sind Elektromotor 6 und Steuerung 7 als eine integrierte Baugruppe ausgebildet, wie dies in 11 bereits schematisch angedeutet ist. Ebenfalls denkbar ist jedoch auch eine räumliche Trennung von Elektromotor 6 und Steuerung 7 aus bauraumtechnischen oder anderen Gründen.As an electric motor 6th and control 7th In all the exemplary embodiments described here, a so-called power pack known from conventional electromechanical steering systems can be used. Then there are electric motors 6th and control 7th designed as an integrated assembly, as shown in 11 is already indicated schematically. However, a spatial separation of the electric motor is also conceivable 6th and control 7th for reasons of installation space or other reasons.

Die Steuerung 7 ist zudem so ausgebildet, dass sie eine variable Übersetzung des Lenkradeinschlags zur Lenkbewegung realisieren kann. Dabei bewirken insbesondere in einem die Geradeausstellung des Lenkrads 1 dicht umfassenden Bereich Lenkradeinschläge weniger große Radeinschläge als Lenkradeinschläge in einem von der Geradeausstellung entfernten Bereich. So wird eine variable Lenkübersetzung ermöglicht, ohne ein mechanisch komplexeres Lenkgetriebe verwenden zu müssen, was wiederum eine kostengünstige Lösung für Leichtkraftfahrzeuge darstellt.The control 7th is also designed so that it can implement a variable translation of the steering wheel angle to the steering movement. In particular, one effect is the straight-ahead position of the steering wheel 1 Dense area, steering wheel turns less large wheel turns than steering wheel turns in an area remote from the straight-ahead position. This enables a variable steering ratio without having to use a mechanically more complex steering gear, which in turn represents a cost-effective solution for light vehicles.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Lenkradsteering wheel
2a, 2b2a, 2b: LenkzwischenwelleIntermediate steering shaft
33: LenkgetriebeSteering gear
44th: Force-Feedback-AktuatorForce feedback actuator
55: Radaktuator-SystemWheel actuator system
66th: ElektromotorElectric motor
77th: Steuerungsteering
88th: LenkgetriebeSteering gear
99: SchwenkmittelPivoting means
1010: elektronisches Lenksystemelectronic steering system
1111: AusgangswelleOutput shaft
1212th: erste Spurstangefirst tie rod
1313th: zweite Spurstangesecond tie rod
1414th: erste Radaufhängungfirst suspension
1515th: zweite Radaufhängungsecond suspension
1616: LenkübertragungsstangeSteering transmission rod
1717th: FahrzeugstrukturVehicle structure
1818th: LenkgetriebegehäuseSteering gear housing
1919th: SchneckenwelleWorm shaft
2020th: SchneckenradsegmentWorm gear segment
2121: AnschlagelementStop element
2222nd: GehäuseelementHousing element
2323: Wellenlager Shaft bearing
αα: MindestwinkelMinimum angle
AA.: SchwenkachseSwivel axis
FF.: FahrtrichtungDirection of travel
GG: GetriebeebeneGear level
LL.: Längsrichtung des LeichtkraftfahrzeugsLongitudinal direction of the light vehicle
PP.: Pfeilarrow
R1, R2R1, R2: Räderbikes
SS.: SchwenkebeneSwivel plane
VV: VorderachseFront axle

Claims

Electronic steering system (10) for a light motor vehicle, in particular a motorized passenger vehicle, with a steering wheel (1), a force feedback actuator (4) and a wheel actuator system (5), the wheel actuator system (5) being an electric motor ( 6), a controller (7) and a steering gear (8), characterized in that the steering gear (8) is designed as a single-stage gear.

Electronic steering system (10) according to Claim 1 , characterized in that the electronic steering system (10) has a swivel means (9), in particular designed as a swivel disk or swivel lever, which is coupled non-rotatably to an output shaft (11) of the steering gear (8), as well as at least one first tie rod (12) which is articulated to the pivoting means (9).

Electronic steering system (10) according to Claim 2 , characterized in that a pivot axis (A) of the pivot means (9) is aligned in the longitudinal direction (L) of the light motor vehicle.

Electronic steering system (10) according to Claim 2 , characterized in that a pivot axis (A) of the pivot means (9) is aligned in the vertical direction of the light motor vehicle.

Electronic steering system (10) according to one of the Claims 2 until 4th , characterized in that the electronic steering system (10) has a first wheel suspension (14), a second wheel suspension (15) and a steering transmission rod (16), the first tie rod (12) for transmitting a steering movement to the first wheel suspension (14) is connected and wherein the steering transmission rod (16) is connected to the first wheel suspension (14) and the second wheel suspension (15) that a steering movement is transmitted from the first wheel suspension (14) to the second wheel suspension (15).

Electronic steering system (10) according to one of the Claims 2 until 4th , characterized in that the electronic steering system (10) has a second tie rod (13), a first wheel suspension (14) and a second wheel suspension (15), the second tie rod (13) being articulated to the pivoting means (9) and wherein the first tie rod (12) is connected to the first wheel suspension (14) for transmitting a steering movement and the second tie rod (13) is connected to the second wheel suspension (15) for transmitting a steering movement.

Electronic steering system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the steering gear (8) is arranged in a gear plane (G) which extends parallel to the swivel plane (S) of the swivel means (9).

Electronic steering system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (6) and / or the controller (7) are arranged in the longitudinal direction (L) of the light vehicle in front of, behind or in the gear plane (G).

Electronic steering system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the steering gear (8) is designed as a worm gear with a worm shaft (19) and a worm wheel meshing with the worm shaft (19), the worm wheel being rotationally fixed to the output shaft (11) is coupled and causes the rotation of the output shaft (11).

Electronic steering system (10) according to Claim 9 , characterized in that the worm wheel is designed as a worm wheel segment (20) and in the steering gear (8) at least one Stop element (21) is provided which limits the rotation of the worm wheel segment (20).

Electronic steering system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the controller (7) is designed so that it can implement a variable translation of the steering wheel angle to the steering movement, in particular in a steering area that is close to the straight-ahead position of the steering wheel (1) extends steering wheel turns cause fewer large wheel turns than steering wheel turns in a steering range remote from the straight-ahead position.

Light motor vehicle with an electronic steering system (10) according to one of the preceding claims.