DE102021128515A1

DE102021128515A1 - Drehunterstützungsvorrichtung für kugelumlauflenkgetriebe

Info

Publication number: DE102021128515A1
Application number: DE102021128515.1A
Authority: DE
Inventors: Rohit Kadam; Jennifer LAZ; Joseph Washnock; Daniel Steven Payne; Christopher Colarusso; Maher Aboudaye; Marc-Etienne Leclerc; Jack E. BARRY; Tim P. Covert; Matthew Lee Brimmer; James Philip COOPER
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2021-11-02
Publication date: 2022-05-05
Also published as: CN114435463A; US11827290B2; US20220135118A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt eine Drehunterstützungsvorrichtung für Kugelumlauflenkgetriebe bereit. Es werden Drehunterstützungsvorrichtungen für Kugelumlauflenkgetriebe offenbart. Ein beispielhaftes Kraftfahrzeuglenksystem beinhaltet Folgendes: eine Eingangswelle, die an eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs zu koppeln ist, ein Schneckenrad, wobei ein erstes Ende des Schneckenrads an die Eingangswelle gekoppelt ist und ein zweites Ende des Schneckenrads an einem Schrägstirnrad befestigt ist, eine Kugelmutter, die einen Abschnitt des Schneckenrads umgibt, wobei die Kugelmutter Kugellager und Kugelführungen beinhaltet, ein Zwischenzahnrad, das an einem ersten Ritzel befestigt ist, wobei das erste Ritzel mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht, einen Motor, der an einem zweiten Ritzel befestigt ist, wobei das zweite Ritzel mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff steht, wobei der Motor das Schneckenrad dreht, um die Kugelmutter zu verschieben, und ein Zahnsegment, das mit der Kugelmutter in Eingriff steht, wobei sich das Zahnsegment dreht, wenn sich die Kugelmutter verschiebt.

Description

GEBIET DER OFFENBARUNG
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Lenksysteme und insbesondere eine Drehunterstützungsvorrichtung für Kugelumlauflenkgetriebe.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bekannte Fahrzeuge beinhalten typischerweise ein mechanisches Gestänge, das die Vorderräder eines Fahrzeugs mit einem Lenkrad verbindet, was es einem Fahrer ermöglicht, die Ausrichtung der Vorderräder durch Drehen des Lenkrads einzustellen. Zum Beispiel beinhalten viele bekannte Lenksysteme Zahnstangengetriebe, die eine Drehbewegung eines Lenkrads in eine lineare Betätigung oder Bewegung einer Schubstange und/oder von Spurstangen umwandeln, die mit den Vorderrädern verbunden sind. Wenn sich das Lenkrad dreht, ändern die Schubstange und/oder die Spurstangen die Winkelausrichtung der Räder und lenken das Fahrzeug.
In den letzten Jahren haben Lastkraftwagen hydraulisch unterstützte Kugelumlauf(recirculating ball - RCB)-Lenksysteme verwendet. Die hydraulische Unterstützung der RCB-Lenksysteme wird durch eine Pumpe bereitgestellt, die hydraulisches Lenkfluid zu dem RCB-System transportiert. In einigen Umsetzungen werden elektronische Drehmomentüberlagerungsmechanismen verwendet, um dem Hydrauliksystem ein elektrisches Lenkgefühl bereitzustellen.
KURZDARSTELLUNG
In dieser Schrift wird eine beispielhafte Drehunterstützungsvorrichtung für Kugelumlauflenkgetriebe offenbart. Ein beispielhaftes Kraftfahrzeuglenksystem beinhaltet eine Eingangswelle, die an eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs zu koppeln ist. Ein Schneckenrad weist ein erstes Ende, das an die Eingangswelle gekoppelt ist, und ein zweites Ende, das an einem Schrägstirnrad befestigt ist, auf. Eine Kugelmutter umgibt einen Abschnitt des Schneckenrads. Die Kugelmutter beinhaltet ferner Kugellager und Kugelführungen. Ein Zwischenzahnrad ist an einem ersten Ritzel befestigt, das mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht. Ein Motor ist an einem zweiten Ritzel befestigt, das mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff steht. Der Motor dreht das Schneckenrad, um die Kugelmutter zu verschieben.
Ein in dieser Schrift offenbarter beispielhafter Lenkaktor beinhaltet ein Schneckenrad, das an einem Schrägstirnrad befestigt ist. Der Lenkaktor beinhaltet ferner einen ersten Zahnradsatz, einen zweiten Zahnradsatz und einen dritten Zahnradsatz. Der erste Zahnradsatz beinhaltet ein Ritzel eines Motors, das mit einem Zwischenzahnrad in Eingriff steht. Der zweite Zahnradsatz beinhaltet ein Ritzel des Zwischenzahnrads, das mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht. Der dritte Zahnradsatz beinhaltet eine Kugelmutter, die mit einem Abschnitt des Schneckenrads in Eingriff steht. Die Kugelmutter verschiebt sich, wenn sich das Schneckenrad dreht.
Eine in dieser Schrift offenbarte beispielhafte Vorrichtung beinhaltet ein Schneckenrad, das an einem Schrägstirnrad befestigt ist. Das Schneckenrad und das Schrägstirnrad sind entlang einer ersten Drehachse ausgerichtet. Ein Zwischenzahnrad ist an einem ersten Ritzel befestigt, das mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht. Das Zwischenzahnrad und das erste Ritzel sind entlang einer zweiten Drehachse ausgerichtet. Ein Motor ist an einem zweiten Ritzel befestigt, das mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff steht. Der Motor und das zweite Ritzel sind entlang einer dritten Drehachse parallel zu der zweiten Drehachse ausgerichtet.
Figurenliste

1 veranschaulicht eine erste Ansicht eines Lenksystems in einer Motorraumumgebung eines Fahrzeugs.
2 veranschaulicht eine zweite Ansicht des Lenksystems in der Motorraumumgebung des Fahrzeugs aus 1.
3 veranschaulicht das Lenksystem aus 1 und 2.
4 veranschaulicht das Lenksystem aus 1, 2 und 3, wobei ein Abschnitt eines Gehäuses entfernt ist.
5 veranschaulicht eine Draufsicht eines Abschnitts des Lenksystems aus 1, 2, 3 und 4.
6 veranschaulicht einen ersten Zahnradsatz des Lenksystems aus 1, 2, 3, 4 und 5.
7 veranschaulicht eine Ebene eines zweiten Zahnradsatzes des Lenksystems aus 1, 2 und 3.
8 veranschaulicht einen beispielhaften Querschnitt des Lenksystems aus 3.

Im Allgemeinen werden in der Zeichnung bzw. den Zeichnungen und der beigefügten schriftlichen Beschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile zu kennzeichnen. Im vorliegenden Zusammenhang können Verbindungsbezüge (z. B. angebracht, gekoppelt, verbunden und zusammengefügt) Zwischenelemente zwischen den auf die durch den Verbindungsbezug Bezug genommenen Elementen und/oder eine relative Bewegung zwischen diesen Elementen beinhalten, sofern nicht etwas anderes angegeben ist. Daher lässt sich aus Verbindungsbezügen nicht notwendigerweise schließen, dass zwei Elemente direkt miteinander verbunden sind und/oder in fester Beziehung zueinander stehen. Die Aussage, dass ein beliebiges Teil in „Kontakt“ mit einem anderen Teil ist, bedeutet, dass kein Zwischenteil zwischen den beiden Teilen vorhanden ist.
Sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, werden Deskriptoren, wie etwa „erste(r, -s)“, „zweite(r, -s)“, „dritte(r, -s)“ usw., in dieser Schrift verwendet, ohne dass eine Bedeutung von Priorität, physischer Reihenfolge, Anordnung in einer Liste und/oder Reihenfolge in beliebiger Weise unterstellt oder anderweitig angegeben wird, sondern werden lediglich als Bezeichnungen und/oder beliebige Namen verwendet, um Elemente zum leichteren Verständnis der offenbarten Beispiele zu unterscheiden. In einigen Beispielen kann der Deskriptor „erste(r, -s)“ verwendet werden, um auf ein Element in der detaillierten Beschreibung Bezug zu nehmen, während auf dasselbe Element in einem Patentanspruch mit einem anderen Deskriptor, wie etwa „zweite(r, -s)“ oder „dritte(r, -s)“, Bezug genommen werden kann. In solchen Fällen versteht es sich, dass derartige Deskriptoren lediglich zum eindeutigen Identifizieren jener Elemente verwendet werden, die ansonsten zum Beispiel einen gleichen Namen aufweisen könnten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift sind beispielhafte elektrisch angetriebene Drehunterstützungsmechanismen für Kugelumlauf(recirculating ball - RCB)-Lenkgetriebesysteme offenbart. Herkömmlicherweise haben einige Schwerlastkraftwagen einen Lenkmechanismus verwendet, der hydraulisch unterstützte RCB-Getrieberäder oder Schneckenräder und Radlenkzahnräder beinhaltet. In einigen Fällen stellt eine Pumpe den RCB-Getrieberädern die hydraulische Unterstützung bereit, indem hydraulisches Lenkfluid durch das Lenksystem gepumpt wird. In einigen derartigen Fällen dreht sich eine Lenkwelle, wenn das Lenkrad gedreht wird, um zu bewirken, dass sich ein Kolben der RCB-Getrieberäder linear bewegt. Der Kolben dreht wiederum ein Zahnsegment, das an einen Lenkarm gekoppelt ist, der die Räder einschwenkt. Das hydraulische Lenkfluid wird gepumpt, um die Bewegung des Kolbens auf Grundlage der Drehung der Lenkwelle zu unterstützen. Jedoch fehlt es hydraulisch unterstützten RCB-Getrieben an Präzision im Lenkgefühl im Vergleich zu einer elektrisch angetriebenen Lenkung. Ferner verursacht das kontinuierliche Pumpen einer Hydraulikpumpe einen parasitären Motorleistungsverlust und reduziert somit einen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors.
Bekannte elektrisch angetriebene Lenksysteme verwenden einen elektrisch angetriebenen Motor anstelle der Hydraulikpumpe und des zugehörigen Kolbens, um eine Kugelmutter zu bewegen. Jedoch fehlt es den elektrisch angetriebenen Lenksystemen oft an Leistung im Vergleich zu der hydraulisch unterstützten Lenkung. Somit verwenden schwerere Fahrzeuge, wie etwa Lastkraftwagen und/oder Busse, typischerweise eine hydraulisch unterstützte Lenkung.
Die in dieser Schrift offenbarten Beispiele stellen eine Drehunterstützungsvorrichtung für RCB-Lenkgetriebe bereit. Die beispielhafte Drehunterstützungsvorrichtung erzeugt ausreichend Leistung für relativ schwere Fahrzeuge wie Lastkraftwagen, um elektrisch angetriebene Lenksysteme zu nutzen. Obwohl die Drehunterstützungsvorrichtung für RCB-Lenksysteme ausreichend Leistung erzeugt, um Lastkraftwagen zu lenken, versteht es sich, dass in dieser Schrift offenbarte Beispiele in einem beliebigen anderen lenkbaren Fahrzeug umgesetzt werden können. Ein in dieser Schrift offenbartes beispielhaftes Lenksystem (z. B. ein Lenkaktor) beinhaltet eine Eingangswelle, die an eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. In einigen Beispielen dreht ein Fahrer die Eingangswelle, indem er ein Lenkrad dreht, das an die Lenkwelle wirkgekoppelt ist. In einigen Beispielen ist die Eingangswelle an ein erstes Ende eines Schneckenrads gekoppelt, während ein zweites Ende des Schneckenrads an einem Schrägstirnrad befestigt ist. In einigen derartigen Beispielen sind das Schneckenrad und das Schrägstirnrad entlang einer ersten Drehachse ausgerichtet. In einigen Beispielen ist ein Zwischenzahnrad an einem ersten Ritzel befestigt, das mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht. In einigen derartigen Beispielen sind das Zwischenzahnrad und das erste Ritzel entlang einer zweiten Drehachse ausgerichtet.
Das Lenksystem beinhaltet ferner eine Kugelmutter, die einen Abschnitt des Schneckenrads umgibt. Die Kugelmutter beinhaltet Kugellager und Kugelführungen, um eine Drehung des Schneckenrads in eine Verschiebung der Kugelmutter umzuwandeln. In einigen Beispielen dreht sich ein Zahnsegment, das mit der Kugelmutter in Eingriff steht, wenn sich die Kugelmutter verschiebt. In einigen Beispielen ist ein Motor an einem zweiten Ritzel befestigt, das mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff steht. In einigen derartigen Beispielen sind der Motor und das zweite Ritzel entlang einer dritten Drehachse ausgerichtet.
In einigen Beispielen ist eine Platzierung der zweiten Drehachse und der dritten Drehachse umlaufend relativ zu der ersten Drehachse. Insbesondere können das Zwischenzahnrad, das erste Ritzel, der Motor und das zweite Ritzel an einer beliebigen Stelle entlang einer 360°-Umlaufbahn des Schneckenrads positioniert sein, wobei das erste Ritzel mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht und das zweite Ritzel mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff steht.
In einigen derartigen Beispielen dreht das zweite Ritzel das Zwischenzahnrad und das zugehörige erste Ritzel. Ferner dreht das erste Ritzel das Schrägstirnrad und somit das Schneckenrad. Somit bewirkt die Drehung des Schneckenrads, dass sich die Kugelmutter verschiebt, wodurch das Zahnsegment gedreht wird. In einigen Beispielen ist ein erstes Ende eines Lenkarms an das Zahnsegment gekoppelt und ein zweites Ende des Lenkarms ist an eine Schubstange und wiederum an eine oder mehrere Spurstangen wirkgekoppelt. Infolgedessen wandelt der Lenkarm die Drehung des Zahnsegments in eine Bewegung der Schubstange und der Spurstange(n) um, um Räder des Kraftfahrzeugs einzuschwenken. Zum Beispiel sind die Schubstange und/oder die Spurstangen an Achsschenkel der Vorderräder gekoppelt, was es der Schubstange und/oder den Spurstangen ermöglicht, die Ausrichtung der Vorderräder einzustellen, wenn der Lenkarm durch das Zahnsegment bewegt wird.
In einigen Beispielen ist ein erstes Ende eines Torsionsstabs an einen Innenraum der Eingangswelle gekoppelt und ist ein zweites Ende des Torsionsstabs an einen Innenraum des Schneckenrads gekoppelt. In einigen Beispielen misst ein Drehmomentsensor eine Winkeldrehung der Eingangswelle relativ zu dem Schneckenrad über einen Magneten, der an der Eingangswelle und/oder dem Torsionsstab montiert ist. Ferner wandelt der Drehmomentsensor die Winkeldrehung in ein Drehmoment um, das durch die Eingangswelle auf den Torsionsstab ausgeübt wird. Eine Ausgabe des Motors basiert wiederum auf dem Drehmoment, das durch die Eingangswelle auf den Torsionsstab ausgeübt wird, und/oder der Winkeldrehung des Magneten.
In einigen Beispielen stellt ein Eingriff zwischen dem zweiten Ritzel und dem Zwischenzahnrad eine erste Untersetzung bereit. Zusätzlich stellt ein Eingriff zwischen dem ersten Ritzel und dem Schrägstirnrad eine zweite Untersetzung bereit. Infolgedessen stellen die erste Untersetzung und die zweite Untersetzung eine kombinierte Untersetzung von mehr als 100:1 bereit. Obwohl in dieser Schrift offenbarte Beispiele eine Untersetzung von mehr als 100:1 bereitstellen können, kann die Untersetzung irgendwo zwischen 1:1 und mehr als 100:1 liegen.
In einigen Beispielen beinhaltet ein erster Zahnradsatz das Ritzel des Motors, das mit dem Zwischenzahnrad entlang einer ersten Ebene in Eingriff steht. In einigen Beispielen beinhaltet ein zweiter Zahnradsatz das Ritzel des Zwischenzahnrads, das mit dem Schrägstirnrad entlang einer zweiten Ebene in Eingriff steht. Ferner kann das Ritzel des Zwischenzahnrads an einer beliebigen Stelle innerhalb der zweiten Ebene positioniert sein, vorausgesetzt, dass das Ritzel des Zwischenzahnrads mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht und das Zwischenzahnrad mit dem Ritzel des Motors in Eingriff steht. In einigen Beispielen beinhaltet ein dritter Zahnradsatz die Kugelmutter, die mit einem Abschnitt des Schneckenrads in Eingriff steht. In einigen Beispielen sind die erste Ebene und die zweite Ebene orthogonal zu einer Drehachse des Schneckenrads (z. B. der ersten Drehachse). In einigen Beispielen schneidet sich die erste Ebene nicht mit dem Schneckenrad.
1 veranschaulicht eine erste Ansicht eines Kraftfahrzeuglenksystems (z. B. einer Lenkvorrichtung, eines Lenkaktors) 102 in einer Motorraumumgebung 100 eines Fahrzeugs. In 1 ist das Lenksystem 102 innerhalb eines Gehäuses 104 positioniert. In einigen Beispielen beinhaltet das Gehäuse 104 ein oder mehrere Gehäuse, die gekoppelt sind, um das Lenksystem 102 zu schützen, wie in Verbindung mit 3 weiter erörtert. In einigen Beispielen steht eine Eingangswelle 106 des Lenksystems 102 aus dem Gehäuse 104 vor. In einigen Beispielen ist die Eingangswelle 106 über eine Verbindung 110 an eine Lenkwelle 108 gekoppelt. In einigen Beispielen ist die Lenkwelle 108 an ein Lenkrad des Fahrzeugs wirkgekoppelt. Infolgedessen dreht sich die Eingangswelle 106 mit der Lenkwelle 108, wenn ein Fahrer das Lenkrad dreht. Das Lenksystem 102 wiederum wandelt die Drehung des Lenkrads in eine Drehung der Räder des Fahrzeugs um, um das Fahrzeug zu lenken.
In 1 ist das Lenksystem 102 in der Motorraumumgebung zwischen einem Rahmen 112 und einem Lüfter 114 des Fahrzeugs positioniert. Typischerweise beinhalten Fahrzeuge den Lüfter 114, um Luft durch einen Kühler zu leiten und eine Betriebstemperatur eines Verbrennungsmotors 118 des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten. Dementsprechend nehmen der Lüfter 114, der Kühler und der Verbrennungsmotor 118 einen erheblichen Teil des Raums in der Motorraumumgebung 100 ein. Vorteilhafterweise ermöglichen gestapelte Zahnräder und eine Position eines Motors 120 des Lenksystems 102, dass das Lenksystem 102 in relativ kleinen Räumen in der Motorraumumgebung 100 positioniert wird, während es immer noch ausreichend Leistung erzeugt, um die Räder von schweren Lastkraftwagen einzuschwenken. Insbesondere stellen die gestapelten Zahnräder eine kombinierte Untersetzung von mehr als 100:1 bereit, um ausreichend Kraft zum Einschwenken der Räder zu erzeugen.
In einigen Beispielen ist die Position des Motors 120 des Lenksystems 102 an den verfügbaren Raum der Motorraumumgebung 100 anpassbar. Zum Beispiel kann der Motor 120 an einer beliebigen Stelle innerhalb einer 360°-Umlaufbahn eines Schneckenrads des Lenksystems 102 positioniert sein, wobei ein Ritzel des Motors 120 mit einem Zwischenzahnrad in Eingriff steht und ein Ritzel des Zwischenzahnrads mit einem Schrägstirnrad in Eingriff steht, das an dem Schneckenrad befestigt ist. Zusätzlich kann eine Größe des Lenksystems 102 reduziert werden, um sich an die Motorraumumgebung 100 anzupassen.
2 veranschaulicht eine zweite Ansicht des Lenksystems 102 in der Motorraumumgebung 100 aus 1. In 2 ist der Verbrennungsmotor 118 aus 1 nicht gezeigt, um eine Keilwelle 202, einen Lenkarm 204 und eine Schubstange 206 des Lenksystems 102 deutlicher zu veranschaulichen. In 2 erstreckt sich die Keilwelle 202 von einem Zahnsegment innerhalb des Gehäuses 104. In 2 steht die Keilwelle 202 aus einem unteren Abschnitt des Gehäuses 104 vor, um an den Lenkarm 204 gekoppelt zu werden. In einigen Beispielen beinhaltet eine Öffnung des Lenkarms 204 Keilnuten, die mit Keilnuten der Keilwelle 202 zusammenpassen. Ferner ist der Lenkarm 204 an die Schubstange 206 gekoppelt, die mit einem Rad des Fahrzeugs verbunden ist.
In 2 bewirkt das Lenksystem 102, dass sich die Keilwelle 202 als Reaktion auf eine Drehung der Lenkwelle 108 dreht. Die Keilwelle 202 wiederum bewegt (z. B. schwenkt) den Lenkarm 204. Ferner wandelt der Lenkarm 204 die Drehung der Keilwelle 202 in eine lineare Bewegung der Schubstange 206 um. In einigen Beispielen ist die Schubstange 206 mit einem Achsschenkel eines Rads des Fahrzeugs verbunden. In einigen derartigen Beispielen stellt die lineare Bewegung der Schubstange 206 eine Ausrichtung des Achsschenkels ein, um die Räder einzuschwenken. Infolgedessen wandelt das Lenksystem 102 die Drehung der Lenkwelle 108 in eine Bewegung der Räder um, um das Fahrzeug zu lenken.
In einigen Beispielen muss eine ausreichende Menge an Kraft erzeugt werden, um die Räder von schwereren Fahrzeugen, wie etwa Lastkraftwagen, einzuschwenken. Somit stellt das Lenksystem 102 eine kombinierte Untersetzung von mehr als 100:1 bereit, um die ausreichende Menge an Kraft zu erzeugen, die erforderlich ist, um Lastkraftwagen zu lenken, während eine elektrisch angetriebene Lenkung genutzt wird.
3 veranschaulicht den Lenkaktor 102 aus 1 und 2. In 3 beinhaltet der Lenkaktor 102 ein erstes Gehäuse 302, ein zweites Gehäuse 304, ein drittes Gehäuse 306, einen Drehmomentsensor 307 und den Motor 120. In 3 ist der Motor 120 in dem dritten Gehäuse 306 angeordnet. In 3 sind die Eingangswelle 106, ein Schneckenrad, eine Kugelmutter, ein Schrägstirnrad, ein Zahnsegment und die Keilwelle 202 des Lenkaktors 102 in dem ersten Gehäuse 302 angeordnet. In 3 sind ein Ritzel des Motors 120, ein Zwischenzahnrad und ein Ritzel des Zwischenzahnrads des Lenkaktors 102 in dem zweiten Gehäuse 304 angeordnet.
In einigen Beispielen steht die Keilwelle 202 aus einem unteren Abschnitt des ersten Gehäuses 302 vor. In einigen Beispielen steht die Eingangswelle 106 aus einem vorderen Abschnitt des ersten Gehäuses 302 vor. In 3 umgibt der Drehmomentsensor 307 einen Abschnitt der Eingangswelle 106, die aus dem vorderen Abschnitt des ersten Gehäuses 302 vorsteht. In einigen Beispielen misst der Drehmomentsensor 307 eine Winkeldrehung der Eingangswelle 106 relativ zu dem Schneckenrad auf Grundlage des Magnetfelds eines Magneten, der an der Eingangswelle 106 montiert ist, wie in Verbindung mit 4 weiter erörtert.
In 3 ist das erste Gehäuse 302 über erste Verbindungen 308 an das zweite Gehäuse 304 gekoppelt. Ferner ist das zweite Gehäuse 304 über zweite Verbindungen 310 an das dritte Gehäuse gekoppelt. Zum Beispiel können die erste und die zweite Verbindung 308, 310 Schrauben, Bolzen, Muttern usw. beinhalten, um das erste Gehäuse 302 an das zweite Gehäuse 304 und das zweite Gehäuse 304 an das dritte Gehäuse 306 zu koppeln.
4 veranschaulicht das Lenksystem 102 aus 1, 2 und 3, wobei das erste Gehäuse 302, das dritte Gehäuse 306 und der Drehmomentsensor 307 entfernt sind. In einigen Beispielen beinhaltet das Lenksystem 102 die Eingangswelle 106, die Keilwelle 202, ein Schneckenrad 402, eine Kugelmutter 404, ein Zahnsegment 405, ein Schrägstirnrad 406, einen Magneten 412, der an der Eingangswelle 106 montiert ist, und ein erstes Lager (z. B. ein Lager und einen zugehörigen Sicherungsring) 410, das innerhalb des ersten Gehäuses 302 positioniert ist. In einigen Beispielen beinhaltet das Lenksystem 102 ferner ein Zwischenzahnrad 408 und ein zweites Lager 414, das innerhalb des zweiten Gehäuses 304 positioniert ist. In 4 sind der Motor 120, der innerhalb des dritten Gehäuses 306 positioniert ist, und das Ritzel des Motors 120, das innerhalb des zweiten Gehäuses 304 positioniert ist, nicht gezeigt. Ferner ist in 4 ist das Ritzel des Zwischenzahnrads 408 durch das zweite Gehäuse 304 verdeckt.
In 4 ist ein Abschnitt der Eingangswelle 106 innerhalb des Schneckenrads 402 positioniert. In anderen Beispielen ist ein Abschnitt des Schneckenrads 402 innerhalb der Eingangswelle 106 positioniert. In einigen Beispielen beinhaltet der Abschnitt der Eingangswelle 106, der innerhalb des Schneckenrads 402 positioniert ist, eine Außenverzahnung. In einigen derartigen Beispielen beinhaltet das Schneckenrad 402 eine Innenverzahnung, die mit der Außenverzahnung der Eingangswelle 106 ineinandergreift, um das Schneckenrad 402 und die Eingangswelle 106 zu koppeln. Ferner ist ein erstes Ende eines Torsionsstabs (nicht gezeigt) an einen Innenraum der Eingangswelle 106 gekoppelt und ist ein zweites Ende des Torsionsstabs an einen Innenraum des Schneckenrads 402 gekoppelt, wie in Verbindung mit 8 weiter erörtert. Somit ist die Eingangswelle 106 auch über den Torsionsstab an das Schneckenrad 402 gekoppelt. In einigen Beispielen stellt die Innenverzahnung des Schneckenrads 402 einen Anschlag bei einer bestimmten Winkeldrehung der Eingangswelle 106 bereit, um ein auf den Torsionsstab ausgeübtes Drehmoment zu begrenzen. In einigen derartigen Beispielen drehen sich die Eingangswelle 106 und das Schneckenrad 402 zusammen, wenn der Anschlag erreicht ist. Somit sorgt der Anschlag für einen sicheren Betrieb des Lenksystems 102, während er dem Torsionsstab ermöglicht, genug Torsion zu halten, damit präzise und genaue Messungen durch den Drehmomentsensor 307 vorgenommen werden können.
In einigen Beispielen umgibt die Kugelmutter 404 einen Abschnitt des Schneckenrads 402. In 4 ist das Schrägstirnrad 406 an einem Ende des Schneckenrads 402 gegenüber der Eingangswelle 106 befestigt. Somit drehen sich das Schrägstirnrad 406 und das Schneckenrad 402 zusammen. In 4 steht das Ritzel des Zwischenzahnrads 408 mit dem Schrägstirnrad 406 in Eingriff. In einigen Beispielen ist das Ritzel des Zwischenzahnrads 408 an dem Zwischenzahnrad 408 befestigt, wodurch sich das Zwischenzahnrad 408 und das Ritzel des Zwischenzahnrads 408 zusammen drehen können. In einigen Beispielen steht das Zwischenzahnrad 408 mit dem Ritzel des Motors 120 in Eingriff.
In 4 bestimmt der Drehmomentsensor 307 ein Drehmoment, das durch die Eingangswelle 106 auf den Torsionsstab ausgeübt wird, auf Grundlage einer Winkeldrehung des an der Eingangswelle 106 montierten Magneten 412. In anderen Beispielen ist die Eingangswelle 106 anstelle des Magneten 412 magnetisiert. Ferner basiert eine Ausgabe des Motors 120 auf dem Drehmoment, das durch die Eingangswelle 106 auf den Torsionsstab ausgeübt wird, und somit auf der Winkeldrehung des Magneten 412. Somit treibt das Ritzel des Motors 120 eine Drehung des Zwischenzahnrads 408 und des Ritzels des Zwischenzahnrads 408 auf Grundlage des von der Eingangswelle 106 auf den Torsionsstab ausgeübten Drehmoments und/oder der Winkeldrehung des Magneten 412 an. Infolgedessen dreht das Ritzel des Zwischenzahnrads 408 das Schrägstirnrad 406 und somit das Schneckenrad 402. In 4 verschiebt sich die Kugelmutter 404, wenn sich das Schneckenrad 402 dreht. Zum Beispiel bewegt sich die Kugelmutter 404 in Richtung des Schrägstirnrads 406, wenn sich das Schneckenrad 402 im Uhrzeigersinn in der Ausrichtung aus 4 dreht, und bewegt sich in Richtung der Eingangswelle 106, wenn sich das Schneckenrad 402 gegen den Uhrzeigersinn dreht. In einigen Beispielen dreht sich das Zahnsegment 405, wenn sich die Kugelmutter 404 verschiebt. Infolgedessen schwenkt die Drehung des Zahnsegments 405 den Lenkarm 204 und bewegt die Schubstange 206, wodurch die Räder des Fahrzeugs geschwenkt werden.
In 4 ist das zweite Lager 414 auf einer Seite des Ritzels des Zwischenzahnrads 408 gegenüber dem Zwischenzahnrad 408 angeordnet, um eine Abstützung für das Zwischenzahnrad 408 und das Ritzel des Zwischenzahnrads 408 innerhalb des zweiten Gehäuses 304 bereitzustellen. In einigen Beispielen ist ein zusätzliches Lager zwischen dem Zwischenzahnrad 408 und dem Ritzel des Zwischenzahnrads 408 angeordnet, um eine zusätzliche Abstützung innerhalb des zweiten Gehäuses 304 bereitzustellen, wie in Verbindung mit 5 weiter erörtert. In 4 ist das erste Lager 410 um das Schneckenrad 402 herum angeordnet, um das Schneckenrad 402 und wiederum die Kugelmutter 404 und das Schrägstirnrad 406 innerhalb des ersten Gehäuses 302 abzustützen.
5 veranschaulicht einen Abschnitt des Lenksystems 102 aus 1, 2, 3 und 4. In 5 beinhaltet das Lenksystem 102 ein Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408, ein drittes Lager 504, eine erste Drehachse 506, eine zweite Drehachse 508, eine erste Ebene 510 und eine zweite Ebene 512. In 5 beinhaltet das Lenksystem 102 ferner das Schneckenrad 402, die Kugelmutter 404, das Schrägstirnrad 406, das Zwischenzahnrad 408 und das erste Lager 410 aus 4.
In 5 sind das Schneckenrad 402 und das Schrägstirnrad 406 entlang der ersten Drehachse 506 ausgerichtet. In 5 sind das Zwischenzahnrad 408 und das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 entlang der zweiten Drehachse 508 ausgerichtet. In einigen Beispielen ist die zweite Drehachse 508 parallel zu der ersten Drehachse 506. In einigen Beispielen sind der Motor 120 und das Ritzel des Motors 120 entlang einer dritten Drehachse ausgerichtet, wie in Verbindung mit 8 weiter erörtert. In einigen derartigen Beispielen ist die dritte Drehachse parallel zu der zweiten Drehachse 508. In einigen Beispielen ist eine Platzierung der zweiten Drehachse 508 und der dritten Drehachse umlaufend relativ zu der ersten Drehachse 506. Mit anderen Worten können die zweite Drehachse 508 und die dritte Drehachse an einer beliebigen Stelle innerhalb einer 360°-Umlaufbahn der ersten Drehachse 506 positioniert sein, wobei das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 mit dem Schrägstirnrad 406 in Eingriff steht und das Ritzel des Motors 120 mit dem Zwischenzahnrad 408 in Eingriff steht.
In einigen Beispielen beinhaltet ein erster Zahnradsatz das Ritzel des Motors 120, das mit dem Zwischenzahnrad 408 in Eingriff steht, wie in Verbindung mit 7 weiter erörtert. In einigen Beispielen ist der erste Zahnradsatz entlang der ersten Ebene 510 ausgerichtet. In einigen derartigen Beispielen schneidet sich die erste Ebene 510 nicht mit dem Schneckenrad 402. In 5 beinhaltet ein zweiter Zahnradsatz 514 das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408, das mit dem Schrägstirnrad 406 in Eingriff steht. In einigen Beispielen ist der zweite Zahnradsatz 514 entlang der zweiten Ebene 512 ausgerichtet. Ferner sind die erste Ebene 510 und die zweite Ebene 512 orthogonal zu einer Drehachse des Schneckenrads 402 und/oder des Schrägstirnrads 406 (z. B. der ersten Drehachse 506). In 5 beinhaltet ein dritter Zahnradsatz 516 die Kugelmutter 404, die mit einem Abschnitt des Schneckenrads 402 in Eingriff steht.
In 5 ist das dritte Lager 504 zwischen dem Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 und dem Zwischenzahnrad 408 angeordnet, um eine Abstützung für das Zwischenzahnrad 408 und das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 innerhalb des zweiten Gehäuses 304 bereitzustellen. Somit ist das dritte Lager 504 zwischen dem ersten Zahnradsatz und dem zweiten Zahnradsatz 514 angeordnet, und das zweite Lager 414 aus 4 ist auf einer gegenüberliegenden Seite des zweiten Zahnradsatzes 514 von dem dritten Lager 504 angeordnet.
6 veranschaulicht den zweiten Zahnradsatz 514, der entlang der zweiten Ebene 512 des Lenksystems 102 aus 1, 2, 3, 4 und 5 angeordnet ist. In 6 beinhaltet das zweite Gehäuse 304 eine Öffnung 602, um es dem Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 zu ermöglichen, mit dem Schrägstirnrad 406 in Eingriff zu treten. Somit ermöglicht die Öffnung 602, dass der zweite Zahnradsatz 514 durch unterschiedliche Gehäuse (z. B. das erste Gehäuse 302 und das zweite Gehäuse 304) in Eingriff gebracht wird. In einigen Beispielen dreht das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 das Schrägstirnrad 406 und somit das Schneckenrad 402, um die Kugelmutter 404 zu verschieben.
7 veranschaulicht einen ersten Zahnradsatz 704, der entlang der ersten Ebene 510 des Lenksystems 102 aus 1, 2, 3, 4 und 5 angeordnet ist. In 7 beinhaltet das Lenksystem 102 ein Ritzel 702 des Motors 120, das mit dem Zwischenzahnrad 408 innerhalb der ersten Ebene 510 in Eingriff steht. In einigen Beispielen ist die erste Ebene 510 orthogonal zu einer Drehachse des Schneckenrads 402 (z. B. der ersten Drehachse 506). In 7 schneidet sich die erste Ebene 510 nicht mit dem Schneckenrad 402 oder dem Schrägstirnrad 406.
In 7 ist der Motor 120 in dem dritten Gehäuse 306 angeordnet, während das Ritzel 702 des Motors 120 innerhalb des zweiten Gehäuses 304 zusammen mit dem Zwischenzahnrad 408 und dem Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 positioniert ist. In 7 ist ein Abschnitt der Keilwelle 202 innerhalb des ersten Gehäuses 302 zusammen mit dem Schneckenrad 402, der Kugelmutter 404, dem Zahnsegment 405 und dem Schrägstirnrad 406 angeordnet.
In 7 treibt der Motor 120 das Ritzel 702 des Motors 120 als Reaktion auf eine Winkeldrehung der Eingangswelle 106 und/oder ein Drehmoment an, das durch die Eingangswelle 106 auf einen Torsionsstab ausgeübt wird. In 7 dreht das Ritzel 702 des Motors 120 das Zwischenzahnrad 408 und infolgedessen das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408. Ferner dreht das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 das Schrägstirnrad 406 und wiederum das Schneckenrad 402, um die Kugelmutter 404 zu verschieben. Somit dreht die Verschiebung der Kugelmutter 404 das Zahnsegment 405 und wiederum die Keilwelle 202, um die Räder des Fahrzeugs einzuschwenken.
8 veranschaulicht einen Querschnitt A-A (3) des Lenkaktors 102 aus 3. In 8 beinhaltet der Lenkaktor 102 eine dritte Drehachse 802 und einen Torsionsstab 804, der ein erstes Ende 806 und ein zweites Ende 808 beinhaltet. In 8 beinhaltet der Lenkaktor 102 ferner die Eingangswelle 106, den Magneten 412, das Schneckenrad 402, die Kugelmutter 404, das Schrägstirnrad 406, das Zwischenzahnrad 408, den Drehmomentsensor 307, die erste Drehachse 506, die zweite Drehachse 508, die erste Ebene 510 und die zweite Ebene 512. In 8 beinhaltet die Kugelmutter 404 Kugellager 810 und Kugelführungen 812. In 8 ist der Motor 120 innerhalb des dritten Gehäuses 306 positioniert und das Ritzel 702 des Motors 120 ist innerhalb des zweiten Gehäuses 304 positioniert. In 8 ist das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 hinter dem Schrägstirnrad 406 innerhalb des zweiten Gehäuses 304 positioniert.
In 8 sind der Motor 120 und das Ritzel 702 des Motors 120 entlang der dritten Drehachse 802 ausgerichtet. In 8 ist die Platzierung der zweiten Drehachse 508 und der dritten Drehachse 802 umlaufend relativ zu der ersten Drehachse 506. Mit anderen Worten können die Positionen des Motors 120 und des Ritzels 702 des Motors 120 und des Zwischenzahnrads 408 und des Ritzels 502 des Zwischenzahnrads 408 an einer beliebigen Stelle innerhalb einer 360°-Umlaufbahn um das Schneckenrad 402 und/oder das Schrägstirnrad 406 platziert sein.
In 8 ist das erste Ende 806 des Torsionsstabs 804 an einen Innenraum der Eingangswelle 106 gekoppelt. In 8 ist das zweite Ende 808 des Torsionsstabs 804 an einen Innenraum des Schneckenrads 402 gekoppelt. In 8 misst der Drehmomentsensor 307 eine Winkeldrehung des an der Eingangswelle 106 montierten Magneten 412. Zum Beispiel kann ein Hall-Effekt-Sensor innerhalb des Drehmomentsensors 307 ein Magnetfeld und/oder eine Änderung des Magnetfelds des Magneten 412 messen, das sich ändert, wenn sich der Magnet 412 dreht. In einigen anderen Beispielen misst der Drehmomentsensor 307 eine Winkeldrehung des ersten Endes 806 des Torsionsstabs 804 relativ zu dem zweiten Ende 808 des Torsionsstabs 804. In einigen derartigen Beispielen misst der Hall-Effekt-Sensor ein Magnetfeld des Torsionsstabs 804, das sich ändert, wenn sich das erste oder zweite Ende 806, 808 des Torsionsstabs 804 dreht. In einigen Beispielen verwendet der Drehmomentsensor 307 den Vernier-Algorithmus, um die Winkeldrehung der Eingangswelle 106 auf Grundlage des Magnetfelds des Magneten 412 und/oder des Torsionsstabs 804 zu bestimmen. Ferner wandelt der Drehmomentsensor 307 die bestimmte Winkeldrehung in ein Drehmoment um, das durch die Eingangswelle 106 auf den Torsionsstab 804 ausgeübt wird.
In einigen derartigen Beispielen basiert eine Ausgabe des Motors 120 auf dem Drehmoment, das durch die Eingangswelle 106 auf den Torsionsstab 804 ausgeübt wird, und/oder der Winkeldrehung des Magneten 412. In einigen Beispielen dreht sich ein Zahnrad 814 des Drehmomentsensors 307 mit dem Schneckenrad 402, was es dem Drehmomentsensor 307 ermöglicht, dem Motor 120 eine Angabe, wann eine Solldrehung erreicht ist, bereitzustellen. Zum Beispiel kann das durch die Eingangswelle 106 auf den Torsionsstab 804 ausgeübte Drehmoment und/oder eine durch den Drehmomentsensor 307 bestimmte Winkeldrehung des Magneten 412 einer Sollwinkeldrehung des Schneckenrads 402 entsprechen. Infolgedessen dreht der Motor 120 das Schneckenrad 402 und wiederum das Zahnrad 814 des Drehmomentsensors 307 über den ersten und zweiten Zahnradsatz 704, 514. Ferner kann der Drehmomentsensor 307 die Drehung des Zahnrads 814 mit der Sollwinkeldrehung des Schneckenrads 402 vergleichen, um zu bestimmen, wann die Solldrehung erreicht ist.
Wie in 8 veranschaulicht, ist der erste Zahnradsatz 704, einschließlich des Ritzels 702 des Motors 120 und des Zwischenzahnrads 408, entlang der ersten Ebene 510 ausgerichtet, die sich nicht mit dem Schneckenrad 402 und/oder dem Schrägstirnrad 406 schneidet. In 8 treibt der Motor 120 innerhalb des dritten Gehäuses 306 das Ritzel 702 des Motors 120 an, um das Zwischenzahnrad 408 zu drehen. In 8 dreht sich das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 mit dem Zwischenzahnrads 408. Ferner dreht das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 das Schrägstirnrad 406.
In anderen Beispielen kann das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 innerhalb des Schrägstirnrads 406 positioniert sein. In einigen derartigen Beispielen ist das Schrägstirnrad 406 als Hohlrad umgesetzt, das eine Verzahnung an einem Innenraum davon beinhaltet, um mit dem Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 in Eingriff zu treten. Infolgedessen dreht das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 das Schrägstirnrad (z. B. das Hohlrad) 406, um das Schneckenrad 402 zu drehen.
In 8 dreht sich das Schneckenrad 402, was bewirkt, dass sich die Kugellager 810 durch die Kugelführungen 812 bewegen, was die Kugelmutter 404 verschiebt. In 8 dreht sich das Zahnsegment 405, wenn sich die Kugelmutter 404 verschiebt. Infolgedessen dreht sich die Keilwelle 202 mit dem Zahnsegment 405, um die Räder des Fahrzeugs einzuschwenken.
„Beinhaltend“ und „umfassend“ (und alle Formen und Zeitformen davon) werden in dieser Schrift als offene Ausdrücke verwendet. Immer dann, wenn ein Patentanspruch eine beliebige Form von „beinhalten“ oder „umfassen“ (z. B. umfasst, beinhaltet, umfassend, beinhaltend, aufweisend usw.) als Oberbegriff oder innerhalb einer Anspruchsnennung jeglicher Art verwendet, ist dies somit so zu verstehen, dass zusätzliche Elemente, Ausdrücke usw. vorhanden sein können, ohne aus dem Umfangs des entsprechenden Patentanspruchs oder der Nennung zu fallen. Im hierin verwendeten Sinne ist die Formulierung „mindestens/zumindest“, wenn sie zum Beispiel in einem Oberbegriff eines Patentanspruchs als Überleitungsausdruck verwendet wird, ebenso offen, wie die Ausdrücke „umfassend“ und „beinhaltend“ offen sind. Der Ausdruck „und/oder“ bezeichnet, wenn er zum Beispiel in einer Form wie etwa A, B und/oder C verwendet wird, eine beliebige Kombination oder Teilmenge von A, B, C, wie etwa (1) nur A, (2) nur B, (3) nur C, (4) A mit B, (5) A mit C, (6) B mit C und (7) A mit B und mit C. Wie in dieser Schrift im Kontext des Beschreibens von Strukturen, Komponenten, Artikeln, Objekten und/oder Dingen verwendet, soll sich die Formulierung „mindestens eines von A und B“ auf Umsetzungen beziehen, die ein beliebiges von Folgendem beinhalten: (1) mindestens ein A, (2) mindestens ein B und (3) mindestens ein A und mindestens ein B. Auf ähnliche Weise soll sich die Formulierung „mindestens eines von A oder B“, wie in dieser Schrift im Kontext des Beschreibens von Strukturen, Komponenten, Artikeln, Objekten und/oder Dingen verwendet, auf Umsetzungen beziehen, die ein beliebiges von Folgendem beinhalten: (1) mindestens ein A, (2) mindestens ein B und (3) mindestens ein A und mindestens ein B. Wie in dieser Schrift im Kontext des Beschreibens der Durchführung oder Ausführung von Prozessen, Anweisungen, Handlungen, Tätigkeiten und/oder Schritten verwendet, soll sich die Formulierung „mindestens eines von A und B“ auf Umsetzungen beziehen, die ein beliebiges von Folgendem beinhalten: (1) mindestens ein A, (2) mindestens ein B und (3) mindestens ein A und mindestens ein B. Auf ähnliche Weise soll sich die Formulierung „mindestens eines von A oder B“, wie in dieser Schrift im Kontext des Beschreibens der Durchführung oder Ausführung von Prozessen, Anweisungen, Handlungen, Tätigkeiten und/oder Schritten verwendet, auf Umsetzungen beziehen, die ein beliebiges von Folgendem beinhalten: (1) mindestens ein A, (2) mindestens ein B und (3) mindestens ein A und mindestens ein B.
Im hierin verwendete Sinne schließen Verweise im Singular (z. B. „ein“, „eine“, „erstes“, „zweites“ usw.) eine Vielzahl nicht aus. Der Ausdruck „eine“ Einheit bezieht sich im vorliegenden Zusammenhang auf eine oder mehrere dieser Einheiten. Die Ausdrücke „ein“ (oder „eine“), „ein(e) oder mehrere“ und „mindestens ein(e)“ können in dieser Schrift austauschbar verwendet werden. Darüber hinaus kann, wenngleich sie einzeln aufgeführt sind, eine Vielzahl von Mitteln, Elementen oder Verfahrenshandlungen beispielsweise durch eine einzelne Einheit oder einen einzelnen Prozessor umgesetzt werden. Zusätzlich können, wenngleich einzelne Elemente in unterschiedlichen Beispielen oder Patentansprüchen beinhaltet sind, diese unter Umständen kombiniert werden und impliziert die Einbindung in unterschiedliche Beispiele oder Ansprüche nicht, dass eine Kombination der Elemente nicht möglich und/oder vorteilhaft ist.
Anhand des Vorstehenden versteht es sich, dass beispielhafte Verfahren, Vorrichtungen und Herstellungsartikel offenbart wurden, die eine Drehunterstützungsvorrichtungen für RCB-Lenkgetriebe bereitstellen. Somit sind die RCB-Lenkgetriebe in der Lage, Lenkleistung zu erzeugen, die für schwerere Fahrzeuge, wie etwa Lastkraftwagen, ausreichend ist, während eine elektrische Servolenkung verwendet wird. Ferner stellt die Drehunterstützungsvorrichtung ein vielseitiges Layout bereit, das für die Umsetzung in unterschiedlichen Motorraumumgebungen vorteilhaft ist. Insbesondere ist eine Platzierung der zweiten Drehachse 508, an der entlang das Zwischenzahnrad 408 und das Ritzel 502 des Zwischenzahnrads 408 ausgerichtet sind, und der dritten Drehachse 802, an der entlang der Motor 120 und das Ritzel 702 des Motors 120 ausgerichtet sind, umlaufend zu der ersten Drehachse 506, an der entlang das Schneckenrad 402 und das Schrägstirnrad 406 ausgerichtet sind.
In dieser Schrift werden beispielhafte Drehunterstützungsvorrichtungen für Kugelumlauflenkgetriebe offenbart. Weitere Beispiele und Kombinationen davon beinhalten die Folgenden:

Beispiel 1 beinhaltet ein Kraftfahrzeuglenksystem, das Folgendes umfasst: eine Eingangswelle, die an eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs zu koppeln ist, ein Schneckenrad, wobei ein erstes Ende des Schneckenrads an die Eingangswelle gekoppelt ist und ein zweites Ende des Schneckenrads an einem Schrägstirnrad befestigt ist, eine Kugelmutter, die einen Abschnitt des Schneckenrads umgibt, wobei die Kugelmutter Kugellager und Kugelführungen beinhaltet, ein Zwischenzahnrad, das an einem ersten Ritzel befestigt ist, wobei das erste Ritzel mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht, einen Motor, der an einem zweiten Ritzel befestigt ist, wobei das zweite Ritzel mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff steht, wobei der Motor das Schneckenrad dreht, um die Kugelmutter zu verschieben, und ein Zahnsegment, das mit der Kugelmutter in Eingriff steht, wobei sich das Zahnsegment dreht, wenn sich die Kugelmutter verschiebt.
Beispiel 2 beinhaltet das Kraftfahrzeuglenksystem aus Beispiel 1, wobei das zweite Ritzel das Zwischenzahnrad und das erste Ritzel dreht, und das erste Ritzel das Schrägstirnrad dreht, um das Schneckenrad zu drehen und die Kugelmutter zu verschieben.
Beispiel 3 beinhaltet das Kraftfahrzeuglenksystem aus Beispiel 2, ferner beinhaltend einen Lenkarm, der an das Zahnsegment gekoppelt ist, wobei der Lenkarm an eine Schubstange zu koppeln ist, um Räder eines Kraftfahrzeugs einzuschwenken, wenn sich das Zahnsegment dreht.
Beispiel 4 beinhaltet das Kraftfahrzeuglenksystem aus Beispiel 1, wobei ein Eingriff zwischen dem zweiten Ritzel und dem Zwischenzahnrad eine erste Untersetzung bereitstellt und ein Eingriff zwischen dem ersten Ritzel und dem Schrägstirnrad eine zweite Untersetzung bereitstellt.
Beispiel 5 beinhaltet das Kraftfahrzeuglenksystem aus Beispiel 4, wobei die erste Untersetzung und die zweite Untersetzung eine kombinierte Untersetzung von mehr als 100:1 bereitstellen. Beispiel 6 beinhaltet das Kraftfahrzeuglenksystem aus Beispiel 1, ferner beinhaltend einen Torsionsstab, wobei ein erstes Ende des Torsionsstabs an die Eingangswelle gekoppelt ist und ein zweites Ende des Torsionsstabs an das Schneckenrad gekoppelt ist.
Beispiel 7 beinhaltet das Kraftfahrzeuglenksystem aus Beispiel 1, ferner beinhaltend einen Drehmomentsensor, um eine Winkeldrehung der Eingangswelle relativ zu dem Schneckenrad zu messen.
Beispiel 8 beinhaltet das Kraftfahrzeuglenksystem aus Beispiel 7, wobei eine Ausgabe des Motors auf der Winkeldrehung der Eingangswelle relativ zu dem Schneckenrad basiert.
Beispiel 9 beinhaltet einen Lenkaktor, der Folgendes umfasst: ein Schneckenrad, das an einem Schrägstirnrad befestigt ist, einen ersten Zahnradsatz, der ein Ritzel eines Motors beinhaltet, das mit einem Zwischenzahnrad in Eingriff steht, einen zweiten Zahnradsatz, der ein Ritzel des Zwischenzahnrads beinhaltet, das mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht, und einen dritten Zahnradsatz, der eine Kugelmutter beinhaltet, die mit einem Abschnitt des Schneckenrads in Eingriff steht, wobei sich die Kugelmutter verschiebt, wenn sich das Schneckenrad dreht.
Beispiel 10 beinhaltet den Lenkaktor aus Beispiel 9, ferner beinhaltend einen Torsionsstab, wobei ein erstes Ende des Torsionsstabs an einen Innenraum des Schneckenrads gekoppelt und ist ein zweites Ende des Torsionsstabs an einen Innenraum einer Eingangswelle gekoppelt ist.
Beispiel 11 beinhaltet den Lenkaktor aus Beispiel 10, ferner beinhaltend einen Drehmomentsensor, um ein Drehmoment, das durch die Eingangswelle auf den Torsionsstab ausgeübt wird, auf Grundlage einer Winkeldrehung des Torsionsstabs zu bestimmen.
Beispiel 12 beinhaltet den Lenkaktor aus Beispiel 11, wobei eine Ausgabe des Motors auf dem Drehmoment basiert.
Beispiel 13 beinhaltet den Lenkaktor aus Beispiel 9, wobei der erste Zahnradsatz entlang einer ersten Ebene ausgerichtet ist und der zweite Zahnradsatz entlang einer zweiten Ebene ausgerichtet ist, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene orthogonal zu einer Drehachse des Schneckenrads sind.
Beispiel 14 beinhaltet den Lenkaktor aus Beispiel 13, wobei sich die erste Ebene nicht mit dem Schneckenrad schneidet.
Beispiel 15 beinhaltet den Lenkaktor aus Beispiel 9, ferner beinhaltend ein erstes Lager, das zwischen dem ersten Zahnradsatz und dem zweiten Zahnradsatz angeordnet ist, und ein zweites Lager, das auf einer gegenüberliegenden Seite des zweiten Zahnradsatzes relativ zu dem ersten Lager angeordnet ist.
Beispiel 16 beinhaltet den Lenkaktor aus Beispiel 9, ferner beinhaltend ein Zahnsegment, das mit der Kugelmutter in Eingriff steht, wobei sich das Zahnsegment dreht, wenn sich die Kugelmutter verschiebt.
Beispiel 17 beinhaltet den Lenkaktor aus Beispiel 16, ferner beinhaltend ein erstes Gehäuse, wobei das Schneckenrad, die Kugelmutter, das Schrägstirnrad und das Zahnsegment in dem ersten Gehäuse angeordnet sind, und ein zweites Gehäuse, wobei das Ritzel des Motors, das Zwischenzahnrad und das Ritzel des Zwischenzahnrads in dem zweiten Gehäuse angeordnet sind.
Beispiel 18 beinhaltet eine Lenkvorrichtung, die Folgendes umfasst: ein Schneckenrad, das an einem Schrägstirnrad befestigt ist, wobei das Schneckenrad und das Schrägstirnrad entlang einer ersten Drehachse ausgerichtet sind, ein Zwischenzahnrad, das an einem ersten Ritzel befestigt ist, wobei das Zwischenzahnrad und das erste Ritzel entlang einer zweiten Drehachse parallel zu der ersten Drehachse ausgerichtet sind, wobei das erste Ritzel mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht, und einen Motor, der an einem zweiten Ritzel befestigt ist, wobei der Motor und das zweite Ritzel entlang einer dritten Drehachse parallel zu der zweiten Drehachse ausgerichtet sind, wobei das zweite Ritzel mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff steht.
Beispiel 19 beinhaltet die Lenkvorrichtung aus Beispiel 18, wobei eine Platzierung der zweiten Drehachse und der dritten Drehachse umlaufend relativ zu der ersten Drehachse ist.
Beispiel 20 beinhaltet die Lenkvorrichtung aus Beispiel 18, ferner beinhaltend eine Lenkwelle, die an das Schneckenrad gekoppelt ist.

Wenngleich in dieser Schrift bestimmte beispielhafte Verfahren, Vorrichtungen und Herstellungsartikel offenbart worden sind, ist der Schutzumfang dieser Patentschrift nicht auf diese beschränkt. Ganz im Gegenteil deckt diese Patentschrift alle Verfahren, Vorrichtungen und Herstellungsartikel ab, die rechtmäßig in den Umfang der Patentansprüche dieser Patentschrift fallen.
Die folgenden Patentansprüche werden hiermit durch diese Bezugnahme in diese detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Patentanspruch als eine separate Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eigenständig ist.

Claims

Kraftfahrzeuglenksystem, Folgendes umfassend: eine Eingangswelle, die an eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs zu koppeln ist; ein Schneckenrad, wobei ein erstes Ende des Schneckenrads an die Eingangswelle gekoppelt ist, wobei ein zweites Ende des Schneckenrads an einem Schrägstirnrad befestigt ist; eine Kugelmutter, die einen Abschnitt des Schneckenrads umgibt, wobei die Kugelmutter Kugellager und Kugelführungen beinhaltet; ein Zwischenzahnrad, das an einem ersten Ritzel befestigt ist, wobei das erste Ritzel mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht; einen Motor, der an einem zweiten Ritzel befestigt ist, wobei das zweite Ritzel mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff steht, wobei der Motor das Schneckenrad dreht, um die Kugelmutter zu verschieben; und ein Zahnsegment, das mit der Kugelmutter in Eingriff steht, wobei sich das Zahnsegment dreht, wenn sich die Kugelmutter verschiebt.
Kraftfahrzeuglenksystem nach Anspruch 1, ferner beinhaltend einen Lenkarm, der an das Zahnsegment gekoppelt ist, wobei der Lenkarm an eine Schubstange zu koppeln ist, um Räder eines Kraftfahrzeugs einzuschwenken, wenn sich das Zahnsegment dreht.
Kraftfahrzeuglenksystem nach Anspruch 1, wobei ein Eingriff zwischen dem zweiten Ritzel und dem Zwischenzahnrad eine erste Untersetzung bereitstellt und ein Eingriff zwischen dem ersten Ritzel und dem Schrägstirnrad eine zweite Untersetzung bereitstellt.
Kraftfahrzeuglenksystem nach Anspruch 3, wobei die erste Untersetzung und die zweite Untersetzung eine kombinierte Untersetzung von mehr als 100:1 bereitstellen.
Kraftfahrzeuglenksystem nach Anspruch 1, ferner beinhaltend einen Drehmomentsensor, um eine Winkeldrehung der Eingangswelle relativ zu dem Schneckenrad zu messen.
Kraftfahrzeuglenksystem nach Anspruch 5, wobei eine Ausgabe des Motors auf der Winkeldrehung der Eingangswelle relativ zu dem Schneckenrad basiert.
Lenkaktor, Folgendes umfassend: ein Schneckenrad, das an einem Schrägstirnrad befestigt ist; einen ersten Zahnradsatz, der ein Ritzel eines Motors beinhaltet, das mit einem Zwischenzahnrad in Eingriff steht; einen zweiten Zahnradsatz, der ein Ritzel des Zwischenzahnrads beinhaltet, das mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht; und einen dritten Zahnradsatz, der eine Kugelmutter beinhaltet, die mit einem Abschnitt des Schneckenrads in Eingriff steht, wobei sich die Kugelmutter verschiebt, wenn sich das Schneckenrad dreht.
Lenkaktor nach Anspruch 7, ferner beinhaltend einen Torsionsstab, wobei ein erstes Ende des Torsionsstabs an einen Innenraum des Schneckenrads gekoppelt und ist ein zweites Ende des Torsionsstabs an einen Innenraum einer Eingangswelle gekoppelt ist.
Lenkaktor nach Anspruch 7, wobei der erste Zahnradsatz entlang einer ersten Ebene ausgerichtet ist und der zweite Zahnradsatz entlang einer zweiten Ebene ausgerichtet ist, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene orthogonal zu einer Drehachse des Schneckenrads sind.
Lenkaktor nach Anspruch 9, wobei sich die erste Ebene nicht mit dem Schneckenrad schneidet.
Lenkaktor nach Anspruch 7, ferner beinhaltend ein erstes Lager, das zwischen dem ersten Zahnradsatz und dem zweiten Zahnradsatz angeordnet ist, und ein zweites Lager, das auf einer gegenüberliegenden Seite des zweiten Zahnradsatzes relativ zu dem ersten Lager angeordnet ist.
Lenkaktor nach Anspruch 7, ferner beinhaltend ein Zahnsegment, das mit der Kugelmutter in Eingriff steht, wobei sich das Zahnsegment dreht, wenn sich die Kugelmutter verschiebt.
Lenkaktor nach Anspruch 12, ferner beinhaltend: ein erstes Gehäuse, wobei das Schneckenrad, die Kugelmutter, das Schrägstirnrad und das Zahnsegment in dem ersten Gehäuse angeordnet sind; und ein zweites Gehäuse, wobei das Ritzel des Motors, das Zwischenzahnrad und das Ritzel des Zwischenzahnrads in dem zweiten Gehäuse angeordnet sind.
Lenkvorrichtung, Folgendes umfassend: ein Schneckenrad, das an einem Schrägstirnrad befestigt ist, wobei das Schneckenrad und das Schrägstirnrad entlang einer ersten Drehachse ausgerichtet sind; ein Zwischenzahnrad, das an einem ersten Ritzel befestigt ist, wobei das Zwischenzahnrad und das erste Ritzel entlang einer zweiten Drehachse parallel zu der ersten Drehachse ausgerichtet sind, wobei das erste Ritzel mit dem Schrägstirnrad in Eingriff steht; und einen Motor, der an einem zweiten Ritzel befestigt ist, wobei der Motor und das zweite Ritzel entlang einer dritten Drehachse parallel zu der zweiten Drehachse ausgerichtet sind, wobei das zweite Ritzel mit dem Zwischenzahnrad in Eingriff steht.
Lenkvorrichtung nach Anspruch 14, wobei eine Platzierung der zweiten Drehachse und der dritten Drehachse umlaufend relativ zu der ersten Drehachse ist.