DE19904308A1

DE19904308A1 - Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE19904308A1
Application number: DE1999104308
Authority: DE
Inventors: Matthias Hackl; Wolfgang Kraemer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer mit dem Lenkrad gekoppelten Eingangswelle (1), einem Aktuator (3) zur Beaufschlagung eines Zusatzlenkwinkels (delta) auf den über das Lenkrad bewirkten Lenkwinkel und einer Ausgangswelle (4), die mit dem Lenkgetriebe verbunden ist. In der Lenkvorrichtung an der Ausgangswelle ist eine feststehende Nocke (6) angebracht, die mit einer Drehung der Ausgangswelle (4) zwischen zwei festen oder verstellbaren Anschlägen (7; 12, 13; 14, 16), in einem Stellbereich (2alpha) zur Begrenzung des Drehbereichs des Aktuators (3), bewegbar ist, wobei die Anschläge (7; 12, 13; 14, 16) mechanisch an die Eingangswelle angekoppelt sind.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahr zeug, die zusätzlich zur Lenkbewegung des Fahrzeuglenkers mit einem Zusatzlenkwinkel beaufschlagbar ist, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei einer aus der DE 40 31 316 A1 (entspricht der US 5,205,371) bekannten Lenkvorrichtung der eingangs genann ten Art erfolgt die Beaufschlagung des Zusatzwinkels un terstützt durch eine Hilfskraft und die somit überlagerte Lenkbewegung wird über ein Lenkgetriebe an die lenkbare Achse bzw. an die lenkbaren Räder des Fahrzeugs weiterge leitet. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist zwischen dem Fahrzeuglenker und den gelenkten Rädern ein Überlage rungsgetriebe vorhanden mit dem die Überlagerung des Zu satzwinkels unabhängig vom Lenkwinkel ausgeführt werden kann. Mit einem solchen System wird erreicht, dass der Lenkwinkel der lenkbaren Räder des Fahrzeugs in keinem festen Verhältnis zu dem Einschlagwinkel des vom Fahrer betätigten Lenkrades stehen muss.

Die bekannte Vorrichtung ermöglicht unter anderem eine lenkwinkelabhängige Lenkhilfe des Fahrers und es sind weitere Möglichkeiten vorhanden, die Lenkvorrichtung mit zusätzlichen Lenksignalen zu beaufschlagen, mit denen ei ne Erhöhung der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts sowie die Verbesserung der Fahrdynamik und eine automatische Spurführung erreichbar ist.

Das Überlagerungsgetriebe wird beim Stand der Technik mit einer zweiten Eingangswelle gebildet, die mit einer Schnecke in einer Außenverzahnung eines Hohlrads eines Planetengetriebes kämmt. In der Innenverzahnung des Hohl rads wälzen sich drei Planetenräder ab, die von einem drehfest auf der ersten Eingangswelle sitzenden Sonnenrad angetrieben werden. Die Planetenräder sind drehbar auf den Achsen eines Planetenträgers gelagert. Auf den glei chen Achsen sitzen weitere drei Planetenräder eines zwei ten Planetengetriebes, die wiederum mit einem mit der Ausgangswelle drehfest verbundenen Sonnenrad kämmen. Die zweite Eingangswelle ist direkt oder über ein Getriebe von einem Elektromotor als Aktuator angetrieben und die erste Eingangswelle ist drehfest mit dem Lenkrad verbun den.

Solange der Elektromotor kein Drehmoment auf die zweite Eingangswelle aufbringt, wird der an der ersten Eingangs welle eingestellte Lenkradwinkel mit einem Über- oder Un tersetzungsverhältnis auf die Ausgangswelle übertragen, da das Hohlrad des ersten Planetengetriebes festgehalten wird und die angetriebenen Planetenräder eine Verdrehung des Planetenradträgers bewirken, so daß die Planetenräder des zweiten Planetengetriebes das Sonnenrad und damit die Ausgangswelle um entsprechende Drehwinkel verstellen. Dreht der Elektromotor die zweite Eingangswelle, so wird das Hohlrad um einen Zusatzwinkel verdreht, der sich ad ditiv auf den Drehwinkel des Sonnenrads des zweiten Pla netengetriebes und damit auf die Ausgangswelle des Stell glieds auswirkt.

Vorteile der Erfindung

Eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug der eingangs ge nannte Art ist dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass in der Lenkvorrichtung an der Ausgangswelle eine festste hende Nocke angebracht ist, die mit einer Drehung der Ausgangswelle zwischen zwei Anschlägen, in einem Stellbe reich zur Begrenzung des Drehbereichs des Aktuators, be wegbar ist. Es ist somit eine erhöhte Sicherheit beim Be trieb eines aktiven Lenksystem gewährleistet, da die aus dem Stand der Technik für sich bekannten Zusatzwinkel im Fehlerfall der aktiven Lenkung nicht beliebig groß werden können. Es ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein voller Funktionsumfang des Lenksystems sichergestellt, da die Zusatzwinkel auch nicht starr auf kleine Werte be grenzt werden müssen.

Die erfindungsgemäße Winkelbegrenzung besteht im einfach sten Fall aus der auf der Aktuatorwelle, bzw. der Aus gangswelle angebrachten Nocke, die an einen entsprechen den Anschlag anstößt, sobald der begrenzte Winkelbereich des Aktuators überschritten werden soll. Die Breite des Stellbereichs ist auf einfache Weise durch die Dimensio nierung des Anschlags entsprechend der erforderlichen Winkelbegrenzung festlegbar. Die Anschläge für die Be grenzung des Stellbereichs sind dabei auf verschiedenste Weise mechanisch an die Eingangswelle angekoppelt. In ei ner ersten vorteilhaften Ausführungsform ist der einen festen Stellbereich definierende Anschlag auf einfache Weise mechanisch starr an die Eingangswelle gekoppelt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Zusatzlenkwin kelbegrenzung ergeben sich, wenn der oder die Anschläge variabel ausgeführt werden, d. h. durch einen zusätzlichen Aktuator situationsabhängig verstellbar sind. Mögliche Eingangsgrößen für die situationsabhängige Anschlagver stellung sind beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkradwinkel, die Größe bzw. Dynamik von Querbe schleunigung oder Giergeschwindigkeit sowie beliebige, geeignete Kombinationen dieser Größen.

Bei einer Ausführungsform werden zwei einen festen Stell bereich definierende Anschläge in einem veränderlichen Offsetwinkel β um die Drehachse der Lenkvorrichtung dreh bar an die Eingangswelle gekoppelt. Die Zusatzwinkelbe grenzung kann damit in vorteilhafter Weise so erfolgen, dass ein konstanter, begrenzter Stellbereich 2α für den Zusatzwinkel δ insgesamt um den situationsabhängigen Offsetwinkel β verschoben wird.

Der Stellbereich 2α ist nach einer bevorzugten Ausfüh rungsform konstruktiv mittels eines die Anschläge tragen den Anschlagrings realisierbar, der mittels eines An schlagantriebs drehbar zur Verstellung des Offsetwinkels β gelagert ist. Der insgesamt zulässige Bereich δ_zul für den Zusatzlenkwinkel δ ergibt sich dann zu:

β - α ≦ δ_zul ≦ β + α

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Stellbereich 2α für den Zusatzwinkel δ um einen situati onsabhängigen Zusatzstellbereich γ vergrößert oder ver kleinert werden. Hier sind die den Stellbereich 2α defi nierenden Anschläge jeweils um den Zusatzstellbereich γ veränderbar und um die Drehachse der Lenkvorrichtung drehbar an die Eingangswelle gekoppelt. Es ist jeder der Anschläge an einem separaten Anschlagring angebracht und beide Anschlagringe sind mittels des einen Anschlagan triebs drehbar gegeneinander verstellbar gelagert, zur Veränderung des Zusatzstellbereichs γ. Damit ergibt sich der insgesamt zulässige Bereich δ_zul für den Zusatzlenk winkel δ bei dieser Ausführungsform zu:

- (α + γ) ≦ δ_zul ≦ α + γ

Eine günstige konstruktive Realisierung der erfindungsge mäßen Lenkvorrichtung ergibt sich, wenn an der Eingangs welle eine zylindrisches Gehäuse vorhanden ist, das einen Elektromotor als Aktuator zur Überlagerung des Zusatz lenkwinkels und die Halterung und/oder den Antrieb für die Anschläge beinhaltet.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildun gen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehre ren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungs form der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausfüh rungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Lenkvorrich tung für ein Fahrzeug werden anhand der Zeichnung erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 zwei Schnitte durch den Teil einer Lenkvor richtung mit einem Aktuator zur Beaufschlagung eines Zusatzlenkwinkels in einem ersten Ausführungsbei spiel mit einem festen Anschlag;

Fig. 2 zwei Schnitte durch den Teil einer Lenkvor richtung mit einem Aktuator zur Beaufschlagung eines Zusatzlenkwinkels in einem zweiten Ausführungsbei spiel mit veränderlichen Anschlägen und

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Teil einer Lenk vorrichtung mit einem Aktuator zur Beaufschlagung eines Zusatzlenkwinkels in einem dritten Ausfüh rungsbeispiel mit einem veränderlichen Zusatzstell bereich.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Eingangswelle 1, die mit dem Lenkrad eines hier nicht dargestellten Fahrzeuges verbunden ist und über die die Lenkbewegungen des Fahrers auf die Lenk vorrichtung übertragen werden. An der Eingangswelle 1 ist ein zylindrisches Gehäuse 2 angebracht, das im Inneren einen Elektromotor 3 als Aktuator aufweist, mit dem ein Zusatzlenkwinkel δ der Lenkbewegung des Fahrers überla gert werden kann. Die grundsätzliche Funktionsweise die ser Beaufschlagung eines Zusatzlenkwinkels δ ist in dem eingangs erwähnten Stand der Technik DE 40 31 316 A1 be schrieben.

Der Elektromotor 3 ist an einer Aktuatorwelle als Verlän gerung einer Ausgangswelle 4 gehalten, die im Gehäuse 2 in Lagerstellen 5 drehbar gelagert ist. An der Ausgangs welle 4 ist eine Nocke 6 fest angebracht, die sich in ei nem Stellbereich 2α soweit mitdrehen kann, bis sie mit einer Seite jeweils an einem am Gehäuse 2 fest angebrach ten Anschlag 7 anstößt, vgl. hierzu insbesondere den im rechten Teil der Fig. 1 gezeigten Querschnitt A-A durch die Lenkvorrichtung. Die Breite des Anschlags 7 definiert hier den Stellbereich 2α und ist auf einfache Weise ent sprechend der erforderlichen Winkelbegrenzung festlegbar.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Lenkvorrichtung gezeigt, bei dem ein Anschlagring 10 vorhanden ist, der mit einem Anschlagantrieb 11 dreh bar am Gehäuse 2 gehalten ist. Diese Anordnung ist auch hier insbesondere aus der Darstellung des Schnittes A-A im rechten Teil der Fig. 2 erkennbar. Der Stellbereich 2α ist hier durch Anschläge 12 und 13 definiert, die fest am Anschlagring 10 angebracht sind, wobei die Anschläge 12 und 13 somit in einem veränderlichen Offsetwinkel β um die Drehachse der Lenkvorrichtung drehbar sind. Der ins gesamt zulässige Bereich δ_zul für den Zusatzlenkwinkel δ ergibt sich damit im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 zu:

β - α ≦ δ_zul ≦ β + α

Aus Fig. 3 ist ein Querschnitt durch ein Ausführungsbei spiel zu entnehmen, bei jeweils ein Anschlag 14 auf einem drehbaren Anschlagring 15 und ein Anschlag 16 auf einem drehbaren Anschlagring 17 angeordnet sind. Hier ist somit jeder der Anschläge 14 und 16 an einem separaten An schlagring 15 und 17 angebracht, wobei beide Anschlagrin ge 15 und 17 mittels des Anschlagantriebes 11 gegeneinan der verstellbar sind, zur Vergrößerung oder Verkleinerung eines Zusatzstellbereichs γ. Der Stellbereich 2α kann so mit um einen situationsabhängigen Zusatzstellbereich γ je nach Drehrichtung des Anschlagantriebes 11 verändert wer den. Damit ergibt sich der insgesamt zulässige Bereich δ_zul für den Zusatzlenkwinkel δ bei dieser Ausführungsform zu:

- (α + γ) ≦ δ_zul ≦ α + γ

Claims

1. Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, mit
einer mit dem Lenkrad gekoppelten Eingangswelle (1), ei nem Aktuator (3) zur Beaufschlagung eines Zusatzlenkwin kels auf den über das Lenkrad bewirkten Lenkwinkel und einer Ausgangswelle (4), die mit dem Lenkgetriebe verbun den ist, wobei
mit der Ausgangswelle (4) der mit dem Zusatzlenkwinkel (δ) überlagerte Lenkwinkel auf das Lenkgetriebe übertrag bar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
in der Lenkvorrichtung an der Ausgangswelle (4) eine feststehende Nocke (6) angebracht ist, die mit einer Dre hung der Ausgangswelle (4) zwischen zwei Anschlägen (7; 12, 13; 14, 16) in einem Stellbereich (2α) zur Begrenzung des Drehbereichs des Aktuators (3), bewegbar ist, wobei die Anschläge (7; 12, 13; 14, 16) mechanisch an die Eingangs welle (1) angekoppelt sind.

2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die einen festen Stellbereich (2α) definierenden Anschlä ge (7) mechanisch starr an die Eingangswelle (1) gekop pelt sind.

3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die einen festen Stellbereich (2α) definierenden Anschlä ge (12, 13) in einem veränderlichen Offsetwinkel (β) um die Drehachse der Lenkvorrichtung drehbar an die Eingangswel le (1) gekoppelt sind.

4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die einen Stellbereich (2α) definierenden Anschläge (14, 16) jeweils um einen Zusatzstellbereich (γ) veränder bar sind und um die Drehachse der Lenkvorrichtung drehbar an die Eingangswelle (1) gekoppelt sind.

5. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass die Anschläge (12, 13) an einem Anschlagring (10) ange bracht sind und der Anschlagring (10) mittels eines An schlagantriebs (11) drehbar zur Verstellung des Offset winkels (β) gelagert ist.

6. Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass jeder der Anschläge (14, 16) an einem separaten Anschlag ring (15, 17) angebracht ist, dass beide Anschlagringe (15, 17) mittels eines Anschlagantriebs (11) drehbar und gegeneinander verstellbar zur Veränderung des Zusatz stellbereichs (γ) gelagert sind.

7. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass an der Eingangswelle (1) ein zylindrisches Gehäuse (2) vorhanden ist, das einen Elektromotor (3) als Aktuator zu Überlagerung des Zusatzlenkwinkels (δ) und die Halterung und/oder den Anschlagantrieb (11) für die Anschläge (12, 13; 14, 16) beinhaltet.