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Die Erfindung betrifft ein Lenksystem eines Nutzfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Fahrzeuge, speziell schwere Nutzfahrzeuge werden oft mit hydraulischen oder elektrohydraulischen Lenkunterstützungen ausgestattet. Bei schweren LKWs hat sich die Lenkart der Kugelmutter-Hydrolenkung in vielen Bereichen durchgesetzt.
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Auch in Verbindung mit einem elektrischen Aktuator wird mittels dem vom Fahrer eingeleiteten Lenkmoments ein hydraulisches Ventil angesteuert, welches ein Ausgangsmoment an der Abtriebswelle erzeugt.
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Auch ein System bei dem zwei Antriebseinheiten zum Einsatz kommen sind beispielsweise aus der nachfolgenden Veröffentlichung bekannt.
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DE 102017205721 A1 offenbart eine Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer entlang einer X-Richtung verlaufenden Abtriebswelle, wenigstens einem hieran gekoppelten Schneckenrad sowie einer ersten Schneckenwelle, die entlang einer zur X-Richtung senkrechten Y-Richtung verläuft, mit dem wenigstens einen Schneckenrad zusammenwirkt und drehmomentübertragend an eine erste Motoreinheit gekoppelt ist.
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Eine zweite Schneckenwelle wirkt mit dem wenigstens einen Schneckenrad zusammen und ist drehmomentübertragend an eine zweite Motoreinheit gekoppelt. Die erste Schneckenwelle wirkt ferner mit einem ersten Abschnitt des wenigstens einen Schneckenrads zusammen.
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Die zweite Schneckenwelle wirkt überdies mit einem hierzu in X-Richtung versetzt angeordneten zweiten Abschnitt des wenigstens einen Schneckenrads zusammen, wobei ein erstes Schneckenrad und ein zweites Schneckenrad an die Abtriebswelle gekoppelt sind, und wobei der erste Abschnitt am ersten Schneckenrad und der zweite Abschnitt am zweiten Schneckenrad ausgebildet ist.
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Sollte bei einer Kugelmutter-Hydrolenkung die Hydraulik versagen, gilt der Fahrer als Rückfallebene um das Fahrzeug zum Stehen zu bringen. Auch bei elektrohydraulischen Lenksystemen wie vorstehend beschrieben ist der Fahrer die Rückfallebene für eventuelle Fehlfuntionen in der Steuerung des elektrischen Aktuators oder der Hydraulik. Beim autonomen Fahren gibt es die Rückfallebene „Fahrer“ jedoch nicht mehr.
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Darum muss sichergestellt werden, dass die Elektrik nicht komplett ausfällt. Des Weiteren können Antriebseinheiten in gleicher Drehlage um die eigene Achse senkrecht zur Abtriebswelle parallel angeordnet sein. Nachteil ist hier, dass durch Vibrationen beide Antriebseinheiten gleichzeitig beschädigt werden können oder dass elektromagnetische Felder beide Antriebseinheiten in gleicher Weise beeinflussen und diese dies nicht erkennen und ein ungewolltes Signal ausgegeben wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Lenkgetriebe vorzusehen, bei welchem Fehlerfälle infolge von Vibrationen oder elektromagnetischer Felder nicht gleichzeitig auftreten bzw. erkannt werden und eine sichere Weiterfahrt bzw. ein sicheres aus dem Verkehr bringen ohne Fahrereingriff möglich ist.
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Die Aufgabe wird mit einem Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Nutzfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Lenkgetriebe für ein Lenksystem eines Nutzfahrzeugs.
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Das Lenkgetriebe umfasst eine mit einer Abtriebswelle durch ein erstes Schraubradgetriebe wirkverbundene erste Antriebseinheit, insbesondere ein mit einem ersten Lenkungssteuergerät verbundener erster Elektromotor, zum Aufbringen eines ersten Lenkunterstützungsmoments auf die Abtriebswelle.
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Des Weiteren umfasst das Lenkgetriebe eine mit der Abtriebswelle durch ein zweites Schraubradgetriebe wirkverbundene zweite Antriebseinheit, insbesondere ein mit einem zweiten Lenkungssteuergerät verbundener zweiter Elektromotor, zum Aufbringen eines zweiten Lenkunterstützungsmoments auf die Abtriebswelle.
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Die erste Antriebseinheit weist um seine Längsachse eine erste Drehlage auf. Ferner weist die zweite Antriebseinheit um seine Längsachse eine sich von der ersten Drehlage unterscheidende zweite Drehlage auf.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Lenkgetriebe bereitzustellen, bei welchem Fehlerfälle infolge von Vibrationen oder elektromagnetischer Felder nicht gleichzeitig auftreten bzw. erkannt werden und eine sichere Weiterfahrt bzw. sicheres aus dem Verkehr bringen ohne Fahrereingriff möglich ist.
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Aufgrund der unterschiedlichen Drehlage der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebseinheit wird ein möglicher elektromagnetischer Einfluss auf die Antriebseinheiten durch einen der jeweiligen Antriebseinheit verbauten Hall-Sensor unterschiedlich erfasst und kann damit als Fehlerquelle detektiert werden. Eine derartige Anordnung der Antriebseinheiten bewirkt ferner, dass eine gleichzeitige Beschädigung durch äußere Einflüsse unwahrscheinlich wird.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit parallel zueinander angeordnet sind und einen Neigungswinkel von größer oder kleiner als 90° zu einer Längsachse der Abtriebswelle aufweisen.
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Aufgrund der nicht-senkrechten Anordnung der Antriebseinheiten zur Abtriebswelle kann in vorteilhafter Weise eine Verringerung des erforderlichen Bauraums erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit parallel zueinander angeordnet sind, wobei die erste Antriebseinheit einen ersten Neigungswinkel zu einer Querachse der Abtriebswelle und die zweite Antriebseinheit einen sich von dem ersten Neigungswinkel unterscheidenden zweiten Neigungswinkel zur Querachse der Abtriebswelle aufweist.
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Die radial versetzte Anordnung der ersten Antriebseinheit zur zweiten Antriebseinheit in Bezug auf die Querachse der Abtriebswelle weist den Vorteil auf, dass die Antriebseinheiten bei Einwirken von elektromagnetischer Strahlung einem unterschiedlichen Einfluss ausgesetzt sind, sodass der in der jeweiligen Antriebseinheit verbaute Hall-Sensor die elektromagnetische Strahlung unterschiedlich erfasst. Diese kann damit als Fehlerquelle detektiert werden und ist somit nicht in der Lage einen schädlichen Einfluss auf die Lenkung auszuüben.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Neigungswinkel zur Querachse der Abtriebswelle eine Winkeldifferenz zum zweiten Neigungswinkel zur Querachse der Abtriebswelle aufweist.
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Eine derartige Anordnung der Antriebseinheiten gewährleistet, dass ein ausreichender Winkelversatz dieser zur Querachse der Abtriebswelle gegeben ist und damit eine auf die Antriebseinheiten einwirkende elektromagnetische Strahlung durch diese unterschiedlich detektiert wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Antriebseinheit einen ersten Neigungswinkel zur Längsachse der Abtriebswelle und die zweite Antriebseinheit einen sich von dem ersten Neigungswinkel unterscheidenden zweiten Neigungswinkel zur Längsachse der Abtriebswelle aufweist.
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Die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit sind somit nicht parallel zueinander, sondern in unterschiedlichen Winkeln zur Längsachse der Abtriebswelle angeordnet. Dies bewirkt in vorteilhafter Weise, dass die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung durch mechanische Einflüsse wie beispielsweise Steinschlag reduziert werden kann. Ebenso vorteilhaft ist eine solche Anordnung zur Detektierung elektronischer Felder als Fehlerquelle.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Antriebseinheit einen ersten Neigungswinkel zur Querachse der Abtriebswelle und die zweite Antriebseinheit einen sich von dem ersten Neigungswinkel unterscheidenden zweiten Neigungswinkel zur Querachse der Abtriebswelle aufweist.
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Eine derartige Anordnung der Antriebseinheiten gewährleistet, dass ein ausreichender Winkelversatz dieser zur Querachse der Abtriebswelle gegeben ist und damit eine auf die Antriebseinheiten einwirkende elektromagnetische Strahlung durch diese unterschiedlich detektiert wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit windschief zueinander angeordnet sind.
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Die windschiefe Anordnung der ersten Ableitung der zweiten Antriebseinheit bewirkt in vorteilhafter Weise ebenfalls eine verbesserte Detektierbarkeit elektromagnetischer Einflüsse aufgrund der unterschiedlichen Erfassung der Einflüsse auf die erste und zweite Antriebseinheit durch den jeweils in den Antriebseinheiten verbauten Hall-Sensor.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Schraubradgetriebe und das zweite Schraubradgetriebe auf derselben Welle, insbesondere auf derselben Eingangswelle oder aus derselben Abtriebswelle angeordnet sind. Somit kann für den Anwendungsfall des autonomen Fahrens eine redundante Lenkkraftunterstützung bzw. ein autonomes Lenken bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Antriebseinheit oder die zweite Antriebseinheit eine, insbesondere ferromagnetische, Schirmung aufweist, welche einen im ersten Lenkungssteuergerät angeordneten ersten Hall-Sensor oder einen im zweiten Lenkungssteuergerät angeordneten zweiten Hall-Sensor abschirmt.
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Durch Vorsehen der Schirmung auf nur einer der Antriebseinheiten kann in vorteilhafter Weise eine elektropolitische Einwirkung auf die Antriebseinheiten durch die in den Antriebseinheiten verbauten Hall-Sensoren aufgrund der durch die Schirmung bewirkten Signaldämpfung detektiert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Drehlage der ersten Antriebseinheit um seine Längsachse eine Winkeldifferenz zur Drehlage der zweiten Antriebseinheit um seine Längsachse aufweist.
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Eine derartige Anordnung der Antriebseinheiten gewährleistet, dass ein ausreichender Winkelversatz dieser zur Querachse der Abtriebswelle gegeben ist und damit eine auf die Antriebseinheiten einwirkende elektromagnetische Strahlung durch diese unterschiedlich detektiert wird. Ebenfalls kann dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung beider Antriebseinheiten durch beispielsweise Vibration oder mechanische Einflüsse reduziert werden.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes für ein Lenksystem eines Nutzfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes für das Lenksystem des Nutzfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
- 3 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes für das Lenksystem des Nutzfahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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Eine Servoeinheit des Lenkgetriebes 1 verfügt über eine Eingangswelle 10 und eine Abtriebswelle 12 mit mechanischem Anschlag, verbunden über einen Drehstab. Auf der Eingangswelle 10 befindet sich ein Magnet und auf der Abtriebswelle 12 ein Drehmoment- und Winkelsensor 15.
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Das in 1 gezeigte Lenkgetriebe 1 für ein Lenksystem, insbesondere eine Kugelmutter-Hydrolenkung, eines Nutzfahrzeugs, umfasst eine mit der Abtriebswelle 12 durch ein erstes Schraubradgetriebe 14 wirkverbundene erste Antriebseinheit 16, insbesondere ein mit einem ersten Lenkungssteuergerät 16a verbundener erster Elektromotor 16b, zum Aufbringen eines ersten Lenkunterstützungsmoments M1 auf die Abtriebswelle 12. Alternativ kann das Lenksystem beispielsweise durch eine Elektrolenkung ausgebildet sein.
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Das Lenkgetriebe umfasst des Weiteren eine mit der Abtriebswelle 12 durch ein zweites Schraubradgetriebe 18 wirkverbundene zweite Antriebseinheit 20, insbesondere ein mit einem zweiten Lenkungssteuergerät 20a verbundener zweiter Elektromotor 20b, zum Aufbringen eines zweiten Lenkunterstützungsmoments M2 auf die Abtriebswelle 12.
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Ferner umfasst das Lenkgetriebe, dass die erste Antriebseinheit 16 um seine Längsachse L1 eine erste Drehlage D1 aufweist, und dass die zweite Antriebseinheit 20 um seine Längsachse L2 eine sich von der ersten Drehlage D1 unterscheidende zweite Drehlage D2 aufweist.
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Die erste Antriebseinheit 16 und die zweite Antriebseinheit 20 sind parallel zueinander angeordnet. Ferner weisen die erste Antriebseinheit 16 und die zweite Antriebseinheit 20 einen Neigungswinkel α von kleiner als 90° zu einer Längsachse L3 der Abtriebswelle 12 auf.
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Alternativ können die erste Antriebseinheit 16 und die zweite Antriebseinheit 20 einen Neigungswinkel α von größer als 90° zu einer Längsachse L3 der Abtriebswelle 12 aufweisen.
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Die erste Antriebseinheit 16 und die zweite Antriebseinheit 20 sind parallel zueinander angeordnet. Die erste Antriebseinheit 16 weist dabei einen ersten Neigungswinkel α1 zu einer Querachse der Abtriebswelle 12 und die zweite Antriebseinheit 20 einen sich von dem ersten Neigungswinkel α1 unterscheidenden zweiten Neigungswinkel α2 zur Querachse Q der Abtriebswelle 12 auf.
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Der erste Neigungswinkel α1 zur Querachse Q der Abtriebswelle 12 weist eine Winkeldifferenz zum zweiten Neigungswinkel α2 zur Querachse Q der Abtriebswelle 12 auf.
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Das erste Schraubradgetriebe 14 und das zweite Schraubradgetriebe 18 sind auf derselben Abtriebswelle 12 angeordnet.
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Alternativ können das erste Schraubradgetriebe 14 und das zweite Schraubradgetriebe 18 auf derselben Eingangswelle 10 angeordnet sein.
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Die erste Antriebseinheit 16 oder die zweite Antriebseinheit 20 weisen eine, insbesondere ferromagnetische, Schirmung 22 auf, welche einen im ersten Lenkungssteuergerät 16a angeordneten ersten Hall-Sensor 24 oder einen im zweiten Lenkungssteuergerät 20a angeordneten zweiten Hall-Sensor 26 abschirmt.
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Die Drehlage D1 der ersten Antriebseinheit 16 um seine Längsachse L1 weist eine Winkeldifferenz zur Drehlage D2 der zweiten Antriebseinheit 20 um seine Längsachse L2 auf.
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Die Abtriebswelle 12 ist ferner mit einem Hydraulikventil 2 verbunden. Eine Segmentwelle 3 der Kugelmutter-Hydrolenkung 4 ist des Weiteren über einen Kolben 5 mit der Abtriebswelle 12 verbunden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes für das Lenksystem des Nutzfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Die erste Antriebseinheit 116 weist einen ersten Neigungswinkel (31 zur Längsachse L3 der Abtriebswelle 110, 112 und die zweite Antriebseinheit 120 einen sich von dem ersten Neigungswinkel (31 unterscheidenden zweiten Neigungswinkel β2 zur Längsachse L3 der Abtriebswelle 110, 112 auf.
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Die erste Antriebseinheit 116 weist ferner einen ersten Neigungswinkel γ1 zur Querachse Q der Abtriebswelle 110, 112 und die zweite Antriebseinheit 120 einen sich von dem ersten Neigungswinkel γ1 unterscheidenden zweiten Neigungswinkel γ2 zur Querachse Q der Abtriebswelle 110, 112 auf.
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3 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes für das Lenksystem des Nutzfahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei die erste Antriebseinheit 216 und die zweite Antriebseinheit 220 windschief zueinander angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkgetriebe
- 2
- Hydraulikventil
- 3
- Segmentwelle
- 4
- Kugelmutter-Hydrolenkung
- 5
- Kolben
- 10, 110, 210
- Eingangswelle
- 12, 112, 212
- Abtriebswelle
- 14, 114, 214
- erstes Schraubradgetriebe
- 15, 115, 215
- Drehmoment- und Winkelsensor
- 16, 116, 216
- erste Antriebseinheit
- 16a, 116a, 216a
- ersten Lenkungssteuergerät
- 16b, 116b, 216b
- erster Elektromotor
- 18, 118, 218
- zweites Schraubradgetriebe
- 20, 120, 220
- zweite Antriebseinheit
- 20a, 120a, 220a
- zweites Lenkungssteuergerät
- 20b, 120b, 220b
- zweiter Elektromotor
- 22, 122, 222
- ferromagnetische, Schirmung
- 24, 124, 224
- erster Hall-Sensor
- 26, 126, 226
- zweiter Hall-Sensor
- D1
- erste Drehlage
- D2
- zweite Drehlage
- L1
- erste Längsachse
- L2
- zweite Längsachse
- L3
- Längsachse
- M1
- ersten Lenkunterstützungsmoment
- M2
- zweites Lenkunterstützungsmoment
- Q
- Querachse
- α
- Neigungswinkel
- α1, β1, γ1
- erster Neigungswinkel
- α2, β2, γ2
- zweiter Neigungswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017205721 A1 [0005]
