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Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf ein Steuergerät für ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung, eine Lenkvorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung.
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Bei Lenksystemen von Fahrzeugen, insbesondere bei Vorderachslenksystemen, auch Hilfskraftlenkung genannt, von mittleren und schweren Nutzkraftwagen, kann zum Beispiel ein Kugelumlauf-Lenkgetriebe durch eine externe, unidirektionale hydraulische Pumpe betrieben werden. Eine Verbindung zwischen Pumpe und Lenkgetriebe kann beispielsweise durch eine externe Verrohrung erfolgen. Zusätzlich kann ein externes Ölreservoir als Ausgleichsbehälter erfoderlich sein. Somit können einzelne Komponenten eines solchen Lenksystems im Fahrzeug verteilt angeordnet sein.
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Die
DE 20 2019 101 522 U1 offenbart eine entsprechende Lenkunterstützungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzkraftfahrzeug.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe des vorliegenden Ansatzes ein verbessertes Steuergerät für ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung, eine verbesserte Lenkvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 1, durch eine Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, durch ein Verfahren nach Anspruch 12 und durch ein Computerprogramm nach Anspruch 13 gelöst.
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Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein für die Komponenten der Lenkeinrichtung erforderlicher Bauraum verkleinert werden kann.
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Daher wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung vorgestellt, die eine Pumpeinrichtung, eine Getriebeeinrichtung und das Steuergerät umfasst. Die Pumpeinrichtung weist eine Pumpe zum Pumpen eines Arbeitsmediums zu einem ersten Ausgabeanschluss oder einem zweiten Ausgabeanschluss der Pumpeinrichtung und einen Elektromotor zum Antreiben der Pumpe auf, wobei der Elektromotor zumindest teilweise von dem Arbeitsmedium umgeben und zusätzlich oder alternativ umspült oder umspülbar ist. Die Getriebeeinrichtung weist eine mit einem Lenkrad koppelbare Eingangswelle und eine mit einem Lenkstockhebel koppelbare Ausgangswelle, ein zum Übertragen eines Drehmoments von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle in eine erste Richtung und eine zweite Richtung beweglichen Getriebeelement, und einen ersten Arbeitsmediumanschluss und einen zweiten Arbeitsmediumanschluss auf, wobei der erste Arbeitsmediumanschluss zum Bewegen des Getriebeelements unter Verwendung des Arbeitsmediums in die erste Richtung mit dem ersten Ausgabeanschluss verbunden ist und der zweite Arbeitsmediumanschluss zum Bewegen des Getriebeelements unter Verwendung des Arbeitsmediums in die zweite Richtung mit dem zweiten Ausgabeanschluss verbunden ist. Dabei ist das Steuergerät ausgebildet, um in einer Normalbetriebphase der Lenkvorrichtung zum Kühlen des Elektromotors ein Motorsignal an den Elektromotor zum Betreiben des Elektromotors bereitzustellen.
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Das Fahrzeug kann beispielsweise als ein Nutzfahrzeug, beispielsweise als Lastkraftwagen realisiert sein, das ausgbildet ist, um primär Gegenstände zu transportieren. Da ein solches Fahrzeug ein Gewicht von mehreren Tonnen aufweisen kann, ist die Lenkvorrichtung von Vorteil, die eine Lenkbewegung eines Fahrers des Fahrzeugs unterstützt. Die Pumpeinrichtung kann beispielsweise ausgebildet sein, um das Arbeitsmedium durch die Lenkvorrichtung zu bewegen. Das Arbeitsmedium kann dabei beispielsweise als Hydrauliköl realisiert sein, das beispielsweise ausgebildet sein kann, um eine im Betrieb des Elektromotors entstehende Wärme abzutransportieren. Der erste Ausgabeanschluss und der zweite Ausgabeanschluss können beispielsweise ausgebildet sein, um das Arbeitsmedium an ein Leitungssystem der Lenkvorrichtung auszugeben. Das Leitungssystem kann dabei beispielsweise in Form von Schläuchen oder Rohren realisiert sein. Das Getriebeelement kann ausgebildet sein, um die Lenkbewegung des Fahrers an eine Radachse des Fahrzeugs zu übertragen, damit die Räder sich in die gewünschte Richtung drehen und so beispielsweise eine Fahrtrichtung veränderbar ist. Das Steuergerät kann Teil der Lenkvorrichtung sein, die entsprechende Signale, wie beispielsweise das Motorsignal, an den Elektromotor der Pumpeinrichtung in der Normalbetriebsphase bereitstellt. Vorteilhafterweise kann dadurch der Elektromotor so gekühlt werden, dass beispielsweise Schäden durch Überhitzung vermieden werden können. Die Normalbetriebsphase kann beispielsweise ein Betriebszustand sein, in dem sich das Fahrzeug in einem Fahrvorgang befindet, aber auch, in dem ein Fahrzeugmotor des Fahrzeugs läuft.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Steuergerät ausgebildet sein, um das Motorsignal als ein Signal bereitzustellen, dass einen Stromfluss durch zumindest eine Motorwicklung des Elektromotors bewirken kann, aus dem eine Drehung eines Rotors des Elektromotors resultiert. Die Motorwicklung kann beispielsweise auch als Spule bezeichnet werden, durch die Strom fließen kann. Der Rotor kann vorteilhafterweise als eine drehbare Rotorscheibe realisiert sein, die sich mittels eines Magnetfeldes drehen kann. Das Magnetfeld kann dabei beispielsweise durch den durch die Motorwicklung fließenden Stromfluss entstehen. Der Strolmfluss durch die Motorwicklung sollte daher so stark sein, dass auch tatsächlich eine Drehung des Rotors bewirkt wird und nicht nur eine Erwärmung der Leitungen des Rotors erfolgt, die beispielsweise zur Erhitzung des Arbeitsmediums in einem Anfangsstadium des Betriebs der Lenkvorrichtung verwendet werden kann.
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Es wird weiterhin ein Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, die eine Pumpeinrichtung mit einer Pumpe zum Pumpen eines Arbeitsmediums zu einem ersten Ausgabeanschluss oder einem zweiten Ausgabeanschluss der Pumpeinrichtung und einem Elektromotor zum Antreiben der Pumpe aufweist, wobei der Elektromotor zumindest teilweise von dem Arbeitsmedium umgeben und zusätzlich oder alternativ umspült ist. Weiterhin weist die Lenkvorrichtung eine Getriebeeinrichtung auf, die eine mit einem Lenkrad koppelbare Eingangswelle und eine mit einem Lenkstockhebel koppelbare Ausgangswelle, ein zum Übertragen eines Drehmoments von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle in eine erste Richtung und eine zweite Richtung bewegliches Getriebeelement und einen ersten Arbeitsmediumanschluss und einen zweiten Arbeitsmediumanschluss aufweist. Dabei ist der erste Arbeitsmediumanschluss zum Bewegen des Getriebeelements unter Verwendung des Arbeitsmediums in die erste Richtung mit dem ersten Ausgabeanschluss verbunden und der zweite Arbeitsmediumanschluss zum Bewegen des Getriebeelements unter Verwendung des Arbeitsmediums in die zweite Richtung mit dem zweiten Ausgabeanschluss verbunden. Ferner weist die Lenkvorrichtung ein Steuergerät in einer der zuvor genannten Varianten auf.
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Die Lenkvorrichtung ist beispielsweise in einem Fahrzeug realisierbar, wie es zuvor genannt wurde. Die Lenkvorrichtung kann beispielsweise das Steuergerät in einer der zuvor vorgestellten Varianten aufweisen. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Bauraum innerhalb des Fahrzeugs effizient genutzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Elektromotor eine Motorwicklung aufweisen, die von dem Arbeitsmedium umgeben sein kann. Das bedeutet, dass beispielsweise das Arbeitsmedium um die Motorwicklung herum fließen kann, um vorteilhafterweise eine von der Motorwicklung abgegebene Wärme abzutransportieren und um dadurch die Motorwicklung zu kühlen. Besonder günstig ist hierbei ein direkter Kontakt des Arbeitsmediums mit Leitungen der Motorwicklung oder eines Gehäuses der Motorwicklung des Elektromotors, um die beim Betrieb des Elekromotors generierte Wärme schnell und effizient von der Motorwicklung abführen zu können.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Pumpe und der Elektromotor eine gemeinsame Welle aufweisen und in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Dadurch kann vorteilhafterweise Bauraum eingespart werden, sodass beispielsweise die Pumpeinrichtung verkleinert realisierbar ist.
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Das Gehäuse kann einen Kanal zum Leiten des Arbeitsmediums von einem Einlass entlang einer Innenwand des Gehäuses zu der Motorwicklung aufweisen, wobei der Kanal ausgeformt sein kann, um das Arbeitsmedium um die Motorwicklung herum zu leiten. Vorteilhafterweise kann das Arbeitsmedium durch die Anordnung des Kanals an der Innenwand des Gehäuses die abzutransportierende Wärme abgeben und somit erneut zumindest ein Stück weit auskühlen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann ein Rotor des Elektromotors eine Mehrzahl von Dauermagneten aufweisen, wobei einander benachbarte Dauermagnete durch Schlitze zum Durchleiten des Arbeitsmediums beabstandet sein können. Vorteilhafterweise kann das Arbeitsmedium auf diese Weise durch die Schlitze in den Kanal fließen.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Schlitze ausgeformt sein, um das Arbeitsmedium bei einer Drehung des Rotors zu fördern. Vorteilhafterweise kann ein Kühlvorgang dadurch beginnen, sobald der Rotor sich dreht, das bedeutet sobald Strom durch die Motorwicklung fließt, sich ein Magnetfeld aufbaut und die Dauermagneten von dem Magnetfeld abgestoßen werden.
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Die Pumpe kann gemäß einer Ausführungsform als eine bidirektionale Hydraulikpumpe ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann die Pumpe dadurch das Arbeitsmedium je nach Lenkbewegung in die erste Richtung oder die zweite Richtung pumpen.
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Die Lenkvorrichtung kann weiterhin ein Ventil aufweisen, das zwischen den ersten Ausgabeanschluss und den zweiten Ausgabeanschluss geschaltet ist. Das Ventil kann beispielsweise ausgeformt sein, um beispielsweise in einer Notfallsituation einzugreifen oder bei einer Aufwärmphase des Arbeitsmediums dieses zu bewegen, ohne dass hierdurch eine Betätigung des Lenkstockhebels erfolgt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Elektromotor den Lenkstockhebel nicht bewegen, wenn das Ventil offen ist. Hierdurch kann eine Sicherheits- und Wartungsfunktion durch das Venitl realisiert werden.
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Ferner wird ein Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung in einer der zuvor genannten Varianten vorgestellt. Das Verfahren umfasst dabei einen Schritt des Bereitstellens eines Motorsignals an den Elektromotor der Lenkvorrichtung zum Betreiben des Elektromotors.
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Das Verfahren kann dem entsprechend in beispielsweise einem Nutzfahrzeug verwendet werden.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät in einer der zuvor genannten Varianten implementiert sein. Dabei kann der Schritt einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchgeführt, angesteuert bzw. umgesetzt werden. Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und zusätzlich oder alternativ zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung eines Verfahrens zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie ein Motorsignal zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie eine Bereitstelleinheit, die ausgebildet ist, um das Motorsignal bereitzustellen.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes werden in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Lenkvorrichtung und einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Pumpeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Lenkvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise als Nutzfahrzeug realisierbar, das ausgebildet ist, um hauptsächlich Gegenstände zu transportieren. Da das Fahrzeug 100 mehrere Tonnen schwer sein kann, weist das Fahrzeug 100 die Lenkvorrichtung 102 auf. Die Lenkvorrichtung 102 ist ausgebildet, um einen Lenkvorgang eines Insassen des Fahrzeugs 100 zu unterstützen. Die Lenkvorrichtung 102 weist dazu eine Pumpeinrichtung 104, eine Getriebeeinrichtung 106 und ein Steuergerät 110 auf. Lediglich optional weist die Lenkvorrichtung 102 ein Ventil 108 auf.
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Die Pumpeinrichtung 104 umfasst eine Pumpe 112 zum Pumpen eines Arbeitsmediums zu einem ersten Ausgabeanschluss 114 oder einem zweiten Ausgabeanschluss 116 der Pumpeinrichtung 104 und einen Elektromotor 118, der ausgebildet ist, um die Pumpe 112 anzutreiben. Die Pumpe 112 ist beispielsweise als eine bidirektionale Hydraulikpumpe realisierbar. Die Getriebeeinrichtung 106 weist eine mit einem Lenkrad koppelbaren Eingangswelle 120 und einer mit einem Lenkstockhebel 122 koppelbaren Ausgangswelle 124 auf. Weiterhin weist die Getriebeeinrichtung 106 einen zum Übertragen eines Drehmoments von der Eingangswelle 120 auf die Ausgangswelle 124 in eine erste Richtung 126 und eine zweite Richtung 128 bewegliches Getriebeelement 130 auf. Ferner umfasst die Getriebeeinrichtung 106 einen ersten Arbeitsmediumanschluss 132 und einen zweiten Arbeitsmediumanschluss 134, wobei der erste Arbeitsmediumanschluss 132 zum Bewegen des Getriebeelements 130 unter Verwendung des Arbeitsmediums in die erste Richtung 126 mit dem ersten Ausgabeanschluss 114 verbunden ist und der zweite Arbeitsmediumanschluss 134 zum Bewegen des Getriebeelements 130 unter Verwendung des Arbeitsmediums in die zweite Richtung 128 mit dem zweiten Ausgabeanschluss 116 verbunden ist. Die Lenkvorrichtung 102 weist außerdem das Steuergerät 110 auf, das ausgebildet ist, um in einer Normalbetriebphase der Lenkvorrichtung 102 zum Kühlen des Elektromotors 118 ein Motorsignal 140 an den Elektromotor 118 zum Betreiben des Elektromotors 118 bereitzustellen.
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Optional weist die Lenkvorrichtung 102 das Ventil 108 auf, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen den ersten Ausgabeanschluss 114 und den zweiten Ausgabeanschluss 116 geschaltet ist. Das bedeutet, dass das Ventil 108 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Ventilanschluss 136 und einen zweiten Ventilanschluss 138 aufweist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Ventilanschluss 136 zwischen dem ersten Ausgabeanschluss 114 und dem ersten Arbeitsmediumanschluss 132 angeordnet. Analog dazu ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel der zweite Ventilanschluss 138 zwischen dem zweiten Ausgabeanschluss 116 und dem zweiten Arbeitsmediumanschluss 134 angeordnet. Optional ist das Steuergerät 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um in der Normalbetriebphase zum Bewegen des Lenkstockhebels 122 das Motorsignal 140 zum Betreiben des Elektromotors 118 an den Elektromotor 118 bereitzustellen und ein Ventilschließsignal 144 zum Schließen des Ventils 108 an das Ventil 108 bereitzustellen. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 110 ausgebildet, um beispielsweise in einer Notsituation ein Ventilöffnungssignal 142 an das Ventil 108 bereitzustellen, um das Ventil 108 zu öffnen, wodurch eine Lenkbewegung verhindert wird. Das bedeutet, dass das Ventil 108 in der Normalbetriebphase einen Durchfluss des Arbeitsmediums blockiert, sodass dieses gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch die Getriebeeinrichtung 106 gepumpt wird und eine vom Fahrer des Fahrzeugs 100 vorgegebene Lenkrichtung 146 über eine Lenkstange 148 an Fahrzeugräder 150 überträgt.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Eingangswelle 120 ausgebildet, um beispielsweise ein Drehmoment von einer hier nicht dargestellten Lenksäule des Fahrzeugs 100, mit welcher die Eingangswelle 120 verbindbar oder verbunden ist, in die Lenkvorrichtung 102 einzuleiten. Das über die Eingangswelle 120 eingeleitete Drehmoment kann auch als ein Eingangsdrehmoment bezeichnet werden. Die Eingangswelle 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel über die Lenksäule des Lenksystems mit einem hier nicht dargestellten Lenkrad des Fahrzeugs 100 verbunden bzw. mechanisch gekoppelt. Die Ausgangswelle 124 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Drehmoment aus der Lenkvorrichtung 102 auszuleiten, bzw. um das Drehmoment an den Lenkstockhebel 122 auszugeben. Das über die Ausgangswelle 124 ausgeleitete Drehmoment kann auch als ein Ausgangsdrehmoment oder eine Ausgangskraft bezeichnet werden. Das Getriebeelement 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Drehmoment von der Eingangswelle 120 mechanisch auf die Ausgangswelle 124 zu übertragen und/oder um das Eingangsdrehmoment in das Ausgangsdrehmoment umzusetzen.
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Weiterhin ist das Steuergerät 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Motorsignal 140 als ein Signal bereitzustellen, dass einen Stromfluss durch eine Motorwicklung des Elektromotors 118 bewirkt, aus dem eine Drehung eines Rotors des Elektromotors 118 resultiert. Das Steuergerät 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel optional ausgebildet, um beispielsweise ein Temperatursignal 152 einzulesen, das eine Temperatur anzeigt. Das Temperatursignal 152 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel von einem Temperatursensor 154, wie beispielsweise einem Thermometer an das Steuergerät 110 bereitgestellt. Der Temperatursensor 154 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Teil der Pumpeinrichtung 104 realisiert oder realisierbar. Alternativ ist der Temperatursensor 154 auch anderweitig in dem Fahrzeug 100 anordenbar. Optional weist die Pumpeinrichtung 104 weiterhin einen Eingangsanschluss 156 auf, über den die Pumpeinrichtung 104 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem Vorratsgefäß 158 zum Bevorraten des Arbeitsmediums verbunden ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 110 ferner ausgebildet, um die Normalbetriebphase ansprechend auf ein Startsignal 160 zu aktivieren, das beispielsweise einen Kaltstart des Fahrzeugs 100 anzeigt.
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In anderen Worten wird eine Möglichkeit vorgestellt, um den Elektromotor 118 mittels Ölumwälzung zu kühlen. Das bedeutet, dass für eine Anwendung zur Lenkung eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Lastkraftwagens, beispielsweise ein elektrohydraulisch arbeitendes Lenkgetriebe, das hier als Getriebeeinrichtung 106 bezeichnet wird, über eine bidirektional arbeitende Pumpeinrichtung 104 mit beispielsweise einer Hydraulikpumpe angesteuert wird. Die beiden Anschlüsse der Pumpeinrichtung 104, die hier als erster Ausgabeanschluss 114 und zweiter Ausgabeanschluss 116 bezeichnet werden, sind mit der Getriebeeinrichtung 106, genauer gesagt mit zumindest einem Zylinder eines klassischen bekannten Lenkgetriebes, verbunden. Der die Pumpe 112 antreibende Elektromotor 118 ist von dem Arbeitsmedium des Vorratsgefäßes 158, das auch als Vorratsbehälter oder Ausdehnungsgefäß bezeichnet wird, umgeben. Die Abwärme des Elektromotors 118 wird dabei über das Arbeitsmedium abgeführt, wobei der Elektromotor 118 für die Ölumwälzung mitbenutzt wird.
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2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Pumpeinrichtung 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Pumpeinrichtung 104 kann der in 1 beschriebenen Pumpeinrichtung 104 ähneln oder entsprechen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 112 mittig in der Pumpeinrichtung 104 angeordnet und mit dem Elektromotor 118 fest verbunden. Die Pumpe 112 und der Elektromotor 118 sind dabei in einem Gehäuse 200 angeordnet, das sowohl die Pumpe 112 als auch den Elektromotor 118 umschließt, die eine gemeinsame Welle aufweisen. Das Gehäuse 200 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einer Außenwand eine Mehrzahl von Rippen 201 auf, die ausgebildet sind, um einen Kühlungseffekt zu verstärken. Sie sind folglich ausgebildet, um eine Vergrößerung einer Oberfläche des Gehäuses 200 zu verbessern, um die Wärme an die Umgebung zu übertragen.
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An einer dem Elektromotor 118 zugewandten Seite ist die Pumpe 112 deckelartig mit einer T-förmigen Koppelstelle des Elektromotors 118 verbunden. An dieser Koppelstelle ist ein Rotor 202 des Elektromotors 118 auf einer senkrecht zu der Pumpe 112 ausgerichteten Achse 203 angeordnet. Der Rotor 202 ist dabei beispielsweise als eine Rotorscheibe ausgeformt, die sich in der Normalbetriebphase um die Pumpe 112 dreht. Der Rotor 202 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel wiederum eine Mehrzahl von Dauermagneten auf, wobei einander benachbarte Dauermagnete durch Schlitze 204 zum Durchleiten des Arbeitsmediums beabstandet sind. Die Schlitze 204 sind dabei ausgeformt, um das Arbeitsmedium bei einer Drehung des Rotors 202 zu fördern. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 200 einen Kanal 206 zum Leiten des Arbeitsmediums von einem Einlass entlang einer Innenwand des Gehäuses 200 zu einer hier nicht dargestellten Motorwicklung 208 des Elektromotors 118 auf. Dabei ist der Kanal 206 ausgeformt, um das Arbeitsmedium um die Motorwicklung 208 herum zu leiten. Eine Fließrichtung des Arbeitsmediums wird dabei durch die abgebildeten Pfeile 210 verdeutlicht. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird dadurch ebenfalls verdeutlicht, dass die Motorwicklung 208 von dem Arbeitsmedium umgeben ist, um beispielsweise eine gute Wärmekopplung zu ermöglichen. Zusammengefasst pumpt die Pumpe 112 das Arbeitsmedium ausgehend von einem Pumpenausgang 212 durch den Kanal 206 entlang einer Wand des Gehäuses 200, wo das Arbeitsmedium gemäß einem Ausführungsbeispiel abkühlt, in Richtung der Motorwicklungen 208. Von dort aus fließt das Arbeitsmedium gemäß diesem Ausführungsbeispiel um die Motorwicklung 208 herum und durch die Schlitze 204 in Richtung Gehäusewand bis hin zum Pumpenausgang 212 durch beispielsweise einen Wärmetauscher 214. Indem die Motorwicklung 208 bestromt wird, entsteht ind er Normalbetriebphase ein Magnetfeld. Die Mehrzahl der Dauermagnete werden aufgrund ihrer Polung von dem Magnetfeld abgestoßen, sodass sich der drehbare Rotor 202 dreht. Auf diese Weise findet gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Umwälzung des Arbeitsmediums statt, durch die wiederum die in der Normalbetriebphase entstehende Wärme des Elektromotors 118 abtransportiert wird. Der Wärmetauscher 214 ist ausgebildet, um durch das an diesem Wärmetauscher 214 vorbeifließende Arbeitsmedium einen noch höheren Wärmeabtransport zu ermöglichen und somit um den Kühlprozess zu unterstützen.
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Da durch eine Integration des Elektromotors 118 innerhalb der Pumpeinrichtung 104 nur eingeschränkte Kühlmöglichkeiten der Pumpe 112 und des Elektromotors 118 bestehen, wird der hier beschriebene Ansatz vorgestellt. Durch eine Lagerung des Elektromotors 118 in dem Arbeitsmediumwird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Kühlleistung deutlich gesteigert. Durch Pumpen des Arbeitsmediums von dem Wärmetauscher 214 nahe der Pumpe 112 ausgehend leitet der Kanal 206 das erhitzte Arbeitsmedium entlang einer gesamten Innenwand des zylindrisch ausgeformten Gehäuses 200 und kühlt ab. Auf seinem weiteren Weg umfließt das Arbeitsmedium die Motorwicklung 208 und kühlt diese. Die Schlitze 204 zwischen den rotierenden Dauermagneten an dem Rotor 202 dienen gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Antrieb für die Ölumwälzung, sodass sie die Funktion einer Umwälzpumpe aufzeigen.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Lenkvorrichtung kann der in 1 beschriebenen Lenkvorrichtung entsprechen und dem entsprechend eine Pumpeinrichtung aufweise, wie sie in 2 beschrieben wurde. Das Verfahren 300 ist also ausgebildet, um die Pumpeinrichtung anzusteuern. Durch das Verfahren 300 wird eine Möglichkeit geschaffen, das Arbeitsmedium für die Kühlung des Elektromotors zu verwenden. Das Verfahren 300 umfasst dazu einen Schritt 302 des Bereitstellens des Motorsignals an den Elektromotor der Lenkvorrichtung zum Betreiben des Elektromotors.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 102
- Lenkvorrichtung
- 104
- Pumpeinrichtung
- 106
- Getriebeeinrichtung
- 108
- Ventil
- 110
- Steuergerät
- 112
- Pumpe
- 114
- erster Ausgabeanschluss
- 116
- zweiter Ausgabeanschluss
- 118
- Elektromotor
- 120
- Eingangswelle
- 122
- Lenkstockhebel
- 124
- Ausgangswelle
- 126
- erste Richtung
- 128
- zweite Richtung
- 130
- Getriebeelement
- 132
- erster Arbeitsmediumanschluss
- 134
- zweiter Arbeitsmediumanschluss
- 136
- erster Ventilanschluss
- 138
- zweiter Ventilanschluss
- 140
- Motorsignal
- 142
- Ventilöffnungssignal
- 144
- Ventilschließsignal
- 146
- Lenkrichtung
- 148
- Lenkstange
- 150
- Fahrzeugräder
- 152
- Temperatursignal
- 154
- Temperatursensor
- 156
- Eingangsanschluss
- 158
- Vorratsgefäß
- 160
- Startsignal
- 200
- Gehäuse
- 201
- Rippen
- 202
- Rotor
- 203
- Achse
- 204
- Schlitz
- 206
- Kanal
- 208
- Motorwicklung
- 210
- Pfeil
- 212
- Pumpenausgang
- 214
- Wärmetauscher
- 300
- Verfahren
- 302
- Schritt des Bereitstellens eines Motorsignals
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202019101522 U1 [0003]
