DE202010010812U1

DE202010010812U1 - Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit Überlagerungsantrieb

Info

Publication number: DE202010010812U1
Application number: DE202010010812U
Authority: DE
Original assignee: Takata Petri AG
Current assignee: Takata AG
Priority date: 2009-08-14
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2020-07-28

Abstract

Ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit
– einem Lenkradkranz (3) zur drehenden Betätigung des Lenkrades,
– einer Lenkradnabe (4) zur Verbindung des Lenkrades (2) mit einer von dem Lenkrad (2) separaten Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges,
– einem Überlagerungsantrieb (1) zur Betätigung einer Überlagerungslenkung, mit der ein durch Betätigung des Lenkradkranzes (3) erzeugter Lenkwinkel durch einen von der Überlagerungslenkung erzeugbarer Überlagerungswinkel überlagerbar ist, so dass sich eine jeweilige Drehbewegung einer mit dem Lenkrad (2) verbundenen Lenkwelle aus einem durch Betätigung des Lenkradkranzes (3) erzeugbaren Lenkwinkel und einem durch Betätigung der Überlagerungslenkung erzeugbaren Überlagerungswinkel zusammensetzt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Überlagerungsantrieb (1) mindestens ein kombiniertes Schnecken- und Riemengetriebe umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Lenkrad umfasst einen Lenkradkranz zur drehenden Betätigung des Lenkrades durch einen Fahrer sowie eine Lenkradnabe, über die das Lenkrad mit einer von dem Lenkrad separaten, drehbaren Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs verbindbar ist, so dass eine Drehbewegung des Lenkradkranzes in eine entsprechende Drehbewegung der Lenkwelle umgesetzt wird. Lenkradkranz und Lenkradnabe sind dabei z. B. über Speichen miteinander verbunden.
Weiterhin ist ein Überlagerungsantrieb zur Betätigung einer Überlagerungslenkung vorgesehen, mit der ein bei fahrerseitiger Betätigung des Lenkradkranzes erzeugbarer Lenkwinkel durch einen von der Überlagerungslenkung erzeugten Überlagerungswinkel überlagerbar ist, so dass sich eine jeweilige Drehbewegung der Lenkwelle – bezogen auf den mit dem Lenkrad verbundenen Zustand der Lenkwelle – aus einem durch fahrerseitige Betätigung des Lenkradkranzes erzeugten Lenkwinkel und einem durch Betätigung der Überlagerungslenkung erzeugten Überlagerungswinkel zusammensetzt, wobei letzterer im Fall einer Deaktivierung der Überlagerungslenkung keinen Beitrag liefert.
Ein derartiges Lenkrad ist aus der WO 2007/009 420 A1 bekannt. Hierbei umfasst der Überlagerungsantrieb zwei in jeweils eine Speiche des Lenkrades integrierte Antriebsmotoren (Elektromotoren), die über je eine Schnecke auf ein zentrales Getriebeelement des Überlagerungsantriebs in Form eines abtriebsseitigen Schneckenrades einwirken können. Über dieses abtriebsseitige Getriebeelement steht wiederum der Überlagerungsantrieb so mit einer zugeordneten Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs in Verbindung, dass ein vom Antriebsmotor des Überlagerungsantriebs erzeugtes Moment in die Lenkwelle einleitbar ist, um diese um einen bestimmten Überlagerungswinkel zu drehen – zusätzlich zu einem durch fahrerseitige Betätigung des Lenkradkranzes erzeugten Lenkwinkel.
Bei dem Lenkrad der WO 2007/009 420 A1 ist die Antriebsmotorwelle als Schnecke ausgebildet, die mit dem abtriebsseitigen Schneckenrad kämmt. Durch diese Konstruktion des Überlagerungsantriebs ist durch die Position der Schnecke und des Schneckenrades auch die Anordnung des Antriebsmotors (im Wesentlichen) festgelegt. Deshalb ist es erforderlich, den Antriebsmotor (bzw. die Antriebsmotoren) in eine Speiche (bzw. Speichen) des Lenkrades zu integrieren.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit einer Überlagerungslenkung zu schaffen, der sich durch einen flexibel anordbaren Überlagerungsantrieb auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Lenkrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach weist der Überlagerungsantrieb ein Überlagerungsantriebsgetriebe mit mindestens einem kombinierten Schnecken- und Riemengetriebe auf.
Ein kombiniertes Schnecken- und Riemengetriebe umfasst zumindest eine als Schnecke ausgebildete Welle und einen Riemen.
Durch ein kombiniertes Schnecken- und Riemengetriebe kann erreicht werden, dass die Schnecke und ein sie antreibendes Element räumlich flexibler zueinander anordbar sind als dies bei einem reinen Schneckengetriebe der Fall ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
In einer Ausführungsvariante umfasst der Überlagerungsantrieb einen Antriebsmotor mit einer Antriebsmotorwelle und ein Überlagerungsantriebsgetriebe, das geeignet ist, eine Bewegung der Antriebsmotorwelle auf die Lenkwelle zu übertragen, um den Überlagerungswinkel zu erzeugen. Hierbei ist in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Antriebsmotorwelle mit der Zwischenwelle mittels wenigstens eines Riemens zum Antrieb der Zwischenwelle durch den Antriebsmotor gekoppelt ist. Insbesondere kann dadurch der Antriebsmotor mit der Antriebsmotorwelle weitgehend unabhängig von der räumlichen Position der Zwischenwelle relativ zu der Zwischenwelle angeordnet werden. Eine Anordnung der Antriebsmotorwelle im Wesentlichen in Flucht mit der Zwischenwelle, wie bei herkömmlichen reinen Schneckengetrieben, ist nicht notwendig.
Die Antriebsmotorwelle ist in einem Ausführungsbeispiel mittels mehrerer Riemen zum Antrieb der Zwischenwelle durch den Antriebsmotor gekoppelt. Durch die Positionierung des Antriebsmotors, der Antriebsmotorwelle, der Zwischenwelle und der wenigstens zwei Riemen kann im Allgemeinen ein besserer Spielausgleich zwischen Antriebsmotor, der Zwischenwelle und weiteren Komponenten des Überlagerungsantriebsgetriebes (Schnecke, Schneckenrad) realisiert werden als dies bei der Verwendung nur eines Riemens zur Kopplung der Fall ist. Dabei kann vorgesehene sein, dass die zwei Riemen in ungefähr gleichem Abstand von der bezüglich der Haupterstreckungsrichtung der Zwischenwelle bestimmten Mitte der Zwischenwelle und damit ungefähr symmetrisch bezüglich dieser Mitte angeordnet sind.
In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Antriebsmotorwelle mit wenigstens einer drehfest auf der Zwischenwelle angeordneten Riemenscheibe der Zwischenwelle mittels des Riemens gekoppelt ist. Eine solche Riemenscheibe erlaubt auch, dass Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebsmotorwelle und der mit ihr gekoppelten Zwischenwelle durch die Festlegung des Riemenscheibendurchmessers festzulegen. Entscheidend für das Übersetzungsverhältnis ist hierbei das Verhältnis des Umfanges der Riemenscheibe, auf der der Riemen umläuft, zu dem Umlaufsumfang, auf dem der Riemen auf Seiten der Antriebsmotorwelle umläuft. Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Riemen auch auf Seiten der Antriebsmotorwellen auf einer Riemenscheibe der Antriebsmotorwelle umläuft, alternativ kann er auch direkt auf der Antriebsmotorwelle umlaufen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist auf der Zwischenwelle mindestens eine weitere Riemenscheibe der Zwischenwelle drehfest angeordnet, wobei die Antriebsmotorwelle mit den wenigsten zwei Riemenscheiben der Zwischenwelle mittels jeweils eines Riemens zum Antrieb der Zwischenwelle durch den Antriebsmotor gekoppelt ist.
Das Überlagerungsantriebsgetriebe umfasst in einer Ausführungsvariante ein drehfest auf der Lenkwelle angeordnetes Schneckenrad, das mit der als Schnecke ausgestalteten Zwischenwelle kämmt. Durch eine vorbestimmte Dimensionierung des Schneckenrades und der mit ihm kämmenden Schnecke wird ein Übersetzungsverhältnis zwischen Schnecke und Schneckenrad festgelegt. Durch ein kombiniertes Schnecken- und Riemengetriebe kann also durch die Festlegung der Übertragungsverhältnisse zwischen Antriebsmotorwelle und Zwischenwelle einerseits und zwischen Zwischenwelle und Schneckenrad (bzw. Lenkwelle) andererseits das Gesamtübersetzungsverhältnis zwischen Antriebsmotorwelle und Lenkwelle vorbestimmt festgelegt werden. Zur Berechnung des Gesamtübersetzungsverhältnisses sind die Übertragungsverhältnisse miteinander zu multiplizieren.
Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Überlagerungsantriebsgetriebe mindestens eine als weitere Schnecke ausgebildete weitere Zwischenwelle umfasst, die mit dem Schneckenrad an anderer Stelle am Schneckenrad kämmt, wobei diese weitere Schnecke mittels eines Riemens mit der Antriebsmotorwelle zum ihrem Antrieb gekoppelt ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Riemen, mittels dessen die Antriebsmotorwelle mit der weiteren Zwischenwelle gekoppelt ist, gleichzeitig auch zur Kopplung der Antriebsmotorwelle mit der weiteren Zwischenwelle zum Antrieb der anderen Zwischenwelle dient. Des Weiteren ist in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorsehen, dass die die Zwischenwelle und die weitere Zwischenwellen im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Hierbei kann dies z. B. so realisiert werden, dass die als Schnecke ausgebildete weitere Zwischenwelle (gegebenenfalls über drehfest auf der Schnecke angeordneten Riemenscheiben) auf wenigstens zwei Riemen aufliegt, die mit der anderen Zwischenwelle verbunden sind, wobei die andere Zwischenwelle auch mit dem Schneckenrad kämmt.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Zwischenwelle und die Antriebsmotorwelle im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Darüber hinaus kann die räumliche Anordnung des Übertragungsantriebs dergestalt erfolgen, dass die Lenkwelle quer zu der Antriebsmotorwelle verläuft.
In einer Ausführungsvariante sind der Antriebsmotor mit der Antriebsmotorwelle und das Überlagerungsantriebsgetriebe im Lenkrad, insbesondere im Bereich der Lenkradnabe, angeordnet. Eine kompakte Anordnung im Lenkrad oder Bereich der Lenkradnabe ist durch die Ausbildung des Überlagerungsantriebsgetriebes als kombiniertes Riemen- und Schneckengetriebe möglich, da die Position des Antriebsmotors und der Antriebsmotorwelle relativ zur Lenkwelle, mit der die Antriebsmotorwelle über das Überlagerungsantriebsgetriebe koppelbar ist, flexibel gestaltet werden kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Vorderansicht auf ein Lenkrad mit einem Lenkradkranz und einer mit dem Lenkradkranz gekoppelten Lenkradnabe sowie einen Überlagerungsantrieb zur Betätigung einer Überlagerungslenkung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine perspektivische Vorderansicht auf einen Lenkradkranz mit einer mit dem Lenkradkranz gekoppelten Lenkradnabe und einem Überlagerungsantrieb zur Betätigung einer Überlagerungslenkung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
3 eine perspektivische Rückansicht eines Lenkradkranzes mit einer mit dem Lenkradkranz gekoppelten Lenkradnabe gemäß dem bereits in 3 abgebildeten Ausführungsbeispiel;
4 eine perspektivische Vorderansicht eines Lenkrades mit einem Lenkradkranz und mit einer mit dem Lenkradkranz gekoppelten Lenkradnabe und einem Überlagerungsantrieb zur Betätigung einer Überlagerungslenkung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
5 eine perspektivische Rückansicht eines Lenkrades mit einem Lenkradkranz und mit einer mit dem Lenkradkranz gekoppelten Lenkradnabe sowie einem Überlagerungsantrieb zur Betätigung einer Überlagerungslenkung gemäß dem in 4 abgebildeten Ausführungsbeispiel;
6 eine perspektivische Vorderansicht auf einen Überlagerungsantrieb zur Betätigung einer Überlagerungslenkung mit einem Antriebsmotor mit einer Antriebsmotorwelle und einem zwischen Antriebsmotorwelle und Lenkwelle angeordneten Überlagerungsantriebsgetriebe, mit dem eine Übersetzung einer Bewegung der Antriebsmotorwelle auf die Lenkwelle erfolgen kann, gemäß dem in 1 abgebildeten Ausführungsbeispiel;
7 eine Draufsicht auf einen Überlagerungsantrieb mit einem Antriebsmotor mit einer Antriebsmotorwelle und einem zwischen Antriebsmotorwelle und Lenkwelle angeordneten Überlagerungsantriebsgetriebe, mit dem eine Übersetzung einer Bewegung der Antriebsmotorwelle auf die Lenkwelle erfolgen kann, gemäß dem in 6 abgebildeten Ausführungsbeispiel;
8 eine perspektivische Seitenansicht eines Überlagerungsantriebes zur Betätigung einer Überlagerungslenkung mit einem Antriebsmotor mit einer Antriebsmotorwelle und einem zwischen Antriebsmotorwelle und Lenkwelle angeordneten Überlagerungsantriebsgetriebe, mit dem eine Übersetzung einer Bewegung der Antriebsmotorwelle auf die Lenkwelle erfolgen kann, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
9 eine perspektivische Seitenansicht eines Übertragungsantriebs mit einem Antriebsmotor mit einer Antriebsmotorwelle und mit einem zwischen Antriebsmotorwelle und Lenkwelle angeordneten Überlagerungsantriebsgetriebe, mit dem eine Übersetzung einer Bewegung der Antriebsmotorwelle auf die Lenkwelle erfolgen kann, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
10 ein perspektivische Seitenansicht auf ein Lenkrad mit einem Lenkradkranz und einer mit dem Lenkradkranz gekoppelten Lenkradnabe sowie einem Überlagerungsantrieb zur Betätigung einer Überlagerungslenkung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
11 eine perspektivische Seitenansicht auf den auch in 10 abgebildeten Überlagerungsantrieb mit einem Antriebsmotor mit einer Antriebsmotorwelle und einem zwischen Antriebsmotorwelle und Lenkwelle angeordneten Überlagerungsantriebsgetriebe, mit dem eine Übersetzung einer Bewegung der Antriebsmotorwelle auf die Lenkwelle erfolgen kann;
12 eine perspektivische Seitenansicht auf eine profilierte Riemenscheibe zur Anordnung auf einer Antriebsmotorwelle oder einer Lenkwelle.
1 zeigt eine perspektivische Vorderansicht auf ein Lenkrad 2 eines Kraftfahrzeuges. Dieses weist einen als Lenkradnabe 4 bezeichneten Basisbereich sowie einen hiermit durch drei Speichen verbundenen Lenkradkranz 3 auf. Der Lenkradkranz 3 dient zur drehenden Betätigung des Lenkrades durch einen Fahrer, indem dieser das Lenkrad am Lenkradkranz 3 ergreift und um die Lenkachse dreht.
Der als Lenkradnabe 4 bezeichnete Basisbereich des Lenkrades 2 dient zur Anbindung des Lenkrades 2 an eine (in einem Kraftfahrzeug zum Beispiel in einer Lenksäule gelagerten) nicht abgebildeten Lenkwelle. So wird jede Drehbewegung des Lenkrades in eine Drehbewegung der Lenkwelle um einen bestimmten Lenkwinkel umgesetzt.
Vorliegend ist eine Drehbewegung der Lenkwelle nicht nur durch (manuelle) Betätigung des Lenkrades 2 am Lenkradkranz 3 möglich, sondern auch durch Betätigung einer so genannten Überlagerungslenkung mittels eines am Lenkrad angeordneten Überlagerungsantriebes 1.
Ein solcher Überlagerungsantrieb 1 ist (in bisweilen unterschiedlichen Ausführungsformen) als Bauteil in den 1 bis 11 abgebildet.
In der 1 umfasst der Überlagerungsantrieb 1 einen Antriebsmotor 5, aus dem in bekannter Weise eine Antriebsmotorwelle 6 hinausragt, die im Betrieb des Antriebsmotors 5 gedreht wird und die mit einem zwischen Antriebsmotorwelle 6 und der Lenkwelle angeordneten Überlagerungsantriebsgetriebe zusammenwirkt, um ein vom Antriebsmotor 5 erzeugtes Antriebsmoment auf das Überlagerungsantriebsgetriebe zu übertragen. Vorliegend ragt die Antriebsmotorwelle 6 nicht nur in üblicher Weise mit einem Wellenabschnitt an einem freien Ende axial aus dem (rohrförmigen) Gehäuse des Antriebsmotors 5 heraus, um ein Drehmoment übertragend mit einem nachgeordneten Überlagerungsantriebsgetriebe koppelbar zu sein, sondern die Antriebsmotorwelle 6 ragt außerdem auch mit ihrem anderen, zweiten freien Endabschnitt an der axialen Stirnseite des Gehäuses aus diesem heraus.
Die Antriebsmotorwelle 6 ist an ihren freien axialen Enden mittels zweier jeweils umlaufender Riemen 9a, 9b mit einer Zwischenwelle 8 gekoppelt. Auf der Zwischenwelle 6 sind zwei Riemenscheiben 10a, 10b drehfest angeordnet, wobei der Durchmesser der Antriebsmotorwelle 8 kleiner ist als der der Riemenscheiben 10a, 10b der Zwischenwelle. Über die Riemen 9a, 9b wird eine Drehbewegung der im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Antriebsmotorwelle 8 in eine Drehbewegung der Riemenscheibe 9a, 9b und damit in eine Drehbewegung der Zwischenwelle 8 übersetzt.
Die Zwischenwelle 8 ist in ihrem mittleren Bereich als Schnecke ausgebildet, die mit einem drehfest auf der (nicht abgebildeten) Lenkwelle angeordneten Schneckenrad 11 kämmt.
Hierbei sind die Zwischenwelle 8 und die Antriebsmotorwelle 6 im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Die durch die Antriebsmotorwelle 6 und die Zwischenwelle 8 aufgespannte gedachte Ebene ist dabei annähernd parallel zu derjenigen gedachten Ebene angeordnet, in der das im Wesentlichen kreisförmig ausgebildete Schneckenrad 11 liegt. Die beiden Ebenen sind (bezogen auf einen durch den Durchmesser der Riemenscheiben 10a, 10b festgelegten Maßstab) sehr nah zueinander angeordnet.
Eine Kopplung der Antriebsmotorwelle 6 mit der Zwischenwelle 8 erfolgt über die zwei Riemen 9a, 9b dergestalt, dass die Überlagerungsgetriebeanordnung eine Spiegelsymmetrie bezüglich einer gedachten Symmetrieachse aufweist, die durch die (bezüglich der jeweiligen Haupterstreckungsrichtung der Wellen bestimmten) Mitte der im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildeten Zwischenwelle 8 (und Antriebsmotorwelle 6) verläuft.
Der Übertragungsantrieb 1 ist dabei vollständig in der Lenkradnabe 4 angeordnet.
Wird nun die Antriebsmotorwelle 6 durch den Antriebsmotor 5 angetrieben, so wird eine Bewegung der Antriebsmotorwelle 6 mittels der Riemen 9a, 9b in eine Bewegung der Zwischenwelle 8 übertragen. Die Bewegung der als Schnecke ausgebildeten Zwischenwelle 8 wiederum wird durch das Kämmen der Schnecke mit dem Schneckenrad 11 auf das Schneckenrad übertragen, das in Wirkverbindung mit einer nicht dargestellten Lenkwelle steht. Damit ist ein Überlagerungsantrieb zur Betätigung einer Überlagerungslenkung realisiert.
Die in der perspektivischen Ansicht der 2 und 3 gezeigte Ausführungsform des Lenkrades 2 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass die räumliche Position des Antriebsmotors 5 verändert ist. Zwar ist der Übertragungsantrieb 1 immer noch vollständig im Bereich der Lenkradnabe 4 angeordnet und die Zwischenwelle 8 weiterhin parallel zur Antriebsmotorwelle 6 angeordnet, mit der sie über Riemen 9a, 9b gekoppelt ist, allerdings ist dabei die gedachte Ebene, in der die beiden parallelen Wellen angeordnet sind, zu derjenigen gedachten Ebene, in der das kreisförmig ausgebildete Schneckenrad 11 liegt, nicht parallel, sondern in einem ungefähr rechten Winkel angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass der Übertragungsantrieb 1, der unter anderem den Antriebsmotor 5 und die Zwischenwelle 8 sowie das Schneckenrad 11 umfasst, weiterhin vollständig im Bereich der Lenkradnabe 4 angeordnet werden kann, dass allerdings im Gegensatz zum in 1 dargestellten Beispiel der Antriebsmotor 5 am vom Fahrer weg weisenden Teil der Lenkradnabe 4 hinter der Zwischenwelle 8 und der durch das Schneckenrad 11 definierten gedachten Ebene liegt. Vorteilhaft hierbei ist, dass hierdurch eine Wärmeabstrahlung durch den Antriebsmotor 5 nur im hinteren Bereich des Lenkrades 2 bzw. der Lenkradnabe 4 stattfindet und nicht fahrerseitig.
Nur durch eine Ausbildung des Überlagerungsantriebsgetriebes als kombiniertes Schnecken- und Riemengetriebe kann eine solche flexible Positionierung des Antriebsmotors 5 bezüglich der restlichen Bauteile des Überlagerungsantriebes 1 und damit bezüglich der mit dem Schneckenrad 11 verbundenen (nicht abgebildeten) Lenkwelle erfolgen. Diese Lenkwelle steht im Wesentlichen senkrecht zu der gedachten Ebene, die durch die Lage des Schneckenrades 11 definiert ist.
Die 4 und 5 zeigen eine weitere alternative Anordnung der Elemente des Überlagerungsantriebs 1, wobei sich die dargestellte Ausführungsform sowohl von der Ausführungsform, die in der 1 gezeigt wurde als auch von der Ausführungsform, die in den 2 und 3 gezeigt wurden, unterscheidet.
Bei der Ausführungsform, die in den 4 und 5 gezeigt wird, kämmt die Zwischenwelle 8 auf dem Schneckenrad 11 auf einer Seite des Schneckenrades 11, die der Seite des Schneckenrades 11 gegenüber liegt, auf der der Antriebsmotor 5 angeordnet ist. Dabei ist der Antriebsmotor 5 weiterhin, wie in dem in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel, bezüglich des Fahrzeuginsassen am von dem Fahrzeuginsassen weg weisenden, hinteren Teil der Lenkradnabe 4 angeordnet. Dabei verlaufen die Riemen 9a, 9b, die die Antriebsmotorwelle 6 des Antriebsmotors 5 mit der Zwischenwelle 8 koppeln quer in die hintere Richtung, so dass sie die Antriebsmotorwelle 6 mit der Zwischenwelle 8 über auf der Zwischenwelle 8 angeordnete Riemenscheiben 10a, 10b koppeln. Die gedachte Ebene, in der die Antriebswelle 6 und die parallel dazu verlaufende Zwischenwelle 8 angeordnet sind, verläuft hierbei nicht im rechten Winkel zur gedachten Ebene des Schneckenrades 11 (vergleiche 3 und 4) bzw. parallel dieser (vergleiche 1 und 2) sondern geneigt unter einem Winkel, der vorzugsweise zwischen 20 und 70 Grad liegt.
Natürlich kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Zwischenwelle 8 auf der Seite des Schneckenrades 11 mit dem Schneckenrad kämmt, auf der in vorliegendem Ausführungsbeispiel der Antriebsmotor 5 angeordnet ist und der Antriebsmotor 5 dann auf der derjenigen Seite des Schneckenrades 11 angeordnet ist, auf der in vorliegendem Ausführungsbeispiel die Zwischenwelle liegt.
Durch eine, wie im abgebildeten Ausführungsbeispiel vorgenommene Ausgestaltung des Überlagerungsantriebes 1, kann eine optimierte Schwerpunktlage sowie ein optimierter Aufbau in Bezug auf die Wärme und Geräuschabstrahlung des Überlagerungsantriebes 1 erfolgen.
Die bisher besprochenen Ausführungsbeispiele zeigen deutlich, dass durch das erfindungsgemäße Lenkrad 2 eine besonders flexible Positionierung von Elementen des Überlagerungsantriebs 1 durchführbar ist. Insbesondere kann die Position des Antriebsmotors 5 weitgehend frei gewählt werden.
6 zeigt einen erfindungsgemäßen Überlagerungsantrieb 1, der im Wesentlichen dem in 1 gezeigten Überlagerungsantrieb 1 gleicht. Hierbei ist die Antriebsmotorwelle 6 des Antriebsmotors 5 über Riemen 9a, 9b jeweils mit einer Riemenscheibe 10a, 10b verbunden, die drehfest auf der Zwischenwelle 8 angeordnet ist, so dass die Antriebsmotorwelle 6 mit der Zwischenwelle 8 gekoppelt wird. Es handelt sich hierbei um eine symmetrische Anordnung, insbesondere ist sowohl die Zwischenwelle 8 als auch die Antriebsmotorwelle 6 im Wesentlichen kreiszylindersymmetrisch aufgebaut, wobei die Riemen in ungefähr gleichem Abstand von der bezüglich der Haupterstreckungsrichtung der Zwischenwelle bestimmten Mitte der Zwischenwelle angeordnet sind. Dies führt zu einer ungefähr spiegelsymmetrischen Anordnung bezüglich einer durch diese Mitte der Zwischenwelle 8 und die Lenkachse definierten Ebene. Die Zwischenwelle 8 und die Antriebsmotorwelle 6 sind ungefähr parallel zueinander ausgerichtet, so dass sie eine Ebene aufspannen. Zwischen den beiden Wellen 6, 8 ist das Schneckenrad 11 angeordnet, das im Wesentlichen kreissymmetrisch ist und mit der Zwischenwelle 8, die als Schnecke ausgebildet ist, kämmt.
Man beachte, dass die Riemen 9a, 9b umlaufend auf Riemenscheiben 10a, 10b angeordnet sind, die drehfest auf der Zwischenwelle 8 angeordnet sind. Die Riemenscheiben 10a, 10b weisen ein Vielfaches des Umlaufsumfanges auf, auf dem die Riemen 9a, 9b auf der Antriebsmotorwelle 6 umlaufen. Hierdurch können günstige Übersetzungsverhältnisse erreicht werden, so dass die Zwischenwelle 8 mit geringeren Kräften durch den Antriebsmotor 5 betrieben werden kann, als dies der Fall wäre, wenn der Antriebsmotor 5 in einem Übersetzungsverhältnis 1:1 die Zwischenwelle 8 antriebe.
Das Gesamtübersetzungsverhältnis zwischen Antriebsmotorwelle 6 und Schneckenrad 11 ergibt sich hierbei durch Multiplikation der einzelnen Übersetzungsverhältnisse zwischen Antriebsmotorwelle 6 und Zwischenwelle 8 und Zwischenwelle 8 und Schneckenrad 11. In vorliegendem Ausführungsbeispiel ist das Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebsmotorwelle 6 und Zwischenwelle 8 vier zu eins (4:1) und das Übersetzungsverhältnis zwischen Zwischenwelle 8 zu Schneckenrad 11 zwölf zu eins (12:1). In anderen Ausführungsvarianten wird ein Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebsmotorwelle 6 und Zwischenwelle 8 aus einem Bereich von 2:1 bis 10:1 und ein Übersetzungsverhältnis von Zwischenwelle 8 zu Schneckenrad 11 aus einem Bereich von 2:1 bis 20:1 gewählt sein.
7 zeigt eine Draufsicht auf den in 6 abgebildeten Überlagerungsantriebs 1.
Dabei deuten Pfeile an, dass durch die Positionierung des Antriebsmotors 5 relativ zu der Zwischenwelle 8, mit der er über Riemen 9a, 9b gekoppelt ist, eine Spielreduktion des kombinierten Riemen- und Schneckengetriebes erreicht bzw. das Spiel eingestellt werden kann und dass ein Gegenmoment zwischen den beiden Riemen aufgebracht werden kann, welches bereits bei deaktivierter Überlagerungslenkung anliegt und bei einer Drehrichtungsumkehr der aktivierten Überlagerungslenkung ein Umkehrspiel vermeiden soll. Dies geschieht in vorliegendem Ausführungsbeispiel unter Verwendung von nicht abgebildeten Federn.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Überlagerungsantriebes 1. Hierbei ist ein Antriebsmotor 5 mit einer Antriebsmotorwelle 6 über jeweils zwei Riemen 9a, 9b in bereits aus den anderen Figuren bekannter Weise symmetrisch bezüglich der Mitte einer Zwischenwelle 8 mit dieser Zwischenwelle 8 gekoppelt. Die Riemen 9a, 9b laufen dabei zum einen um den Umfang der Antriebsmotorwelle 6 und zum anderen um den Umfang jeweils einer zweier Riemenscheiben 10a, 10b um. Die Riemenscheiben 10a, 10b sind hierbei als Lüftungsräder ausgebildet. Die Räder weisen jeweils einen äußeren Umfang auf, der mit einem kreisförmig ausgebildeten inneren Ring über Speichen verbunden ist.
Die Speichen sind dabei schräg gestellt, so dass bei Drehung der Riemenscheibe 10a, 10b eine Konvektionsbewegung von Luft erfolgt. Die Riemenscheiben 10a, 10b sind drehfest mit der Zwischenwelle 8 verbunden, die mit dem Schneckenrad 11 kämmt, das mit einer nicht abgebildeten Lenkwelle in Eingriff steht. Durch die Kopplung der Antriebsmotorwelle 6 über die Riemen 9a, 9b mit der Zwischenwelle 8 wird eine Bewegung der Antriebsmotorwelle 6 durch den Antriebsmotor 5 auf die Zwischenwelle 8 und schließlich auf das Schneckenrad 11 übertragen. Hierbei laufen die Riemenscheiben 10a, 10b bei der Umdrehung der Zwischenwelle 8 bzw. der Antriebsmotorwelle 6 um, so dass durch sie eine Luftkonvektion verursacht wird. Die Konvektion der Luft wird weiterhin dadurch gesteigert, dass Rollringräder 12a, 12b so in den von dem umlaufenden Riemen 9a, 9b aufgespannten Zwischenraum eingebracht werden, dass sie beim Umlaufen des Riemen 9a, 9b an dem jeweiligen Riemen 9a, 9b abrollen.
Die Rollringräder 12a, 12b sind aus flexiblem Material gebildet, so dass eine auf des vermittels des Umlaufens der Riemen 9a, 9b einwirkende Kraft sie deformieren kann und sie gleichzeitig drehen. Die Rollringräder dienen der Vorspannung der Riemen 9a, 9b und zusätzlich dem konvektiven Lufttransport, dadurch dass die Rollringräder in ihrem Inneren Lamellen aufweisen, die schräg gestellt sind und damit der Luftkonvektion dienen. In vorliegendem Ausführungsbeispiel sind die Riemen 9a, 9b, die Riemenscheiben 10a, 10b spiegelsymmetrisch bezüglich einer durch bezüglich der Haupterstreckungsrichtung der Zwischenwelle bestimmten Mitte der Zwischenwelle angeordnet.
Die 9 zeigt eine Variante des in 8 gezeigten Ausführungsbeispiels des Überlagerungsantriebs 1.
Der Unterschied zu dem in 8 gezeigten Überlagerungsantrieb ist, dass auf den Riemen 9a, 9b auf der von der Zwischenwelle 8 bzw. der Antriebsmotorwelle 6 weg gerichteten Seite der Riemen 9a, 9b im Wesentlichen senkrecht ungefähr äquidistant zueinander beabstandet eine Vielzahl vom Lamellen angeordnet sind, die von den Riemen 9a, 9b weg weisen. Bei einer Übersetzung der Bewegung der Antriebsmotorwelle 6 auf eine Bewegung der Zwischenwelle 8 laufen die Riemen 9a, 9b auf der Antriebsmotorwelle 6 ab und bewegen sich somit. Durch die auf den Riemen angeordneten Lamellen wird also eine Luftkonvektion verursacht. Diese dient einem verbesserten Wärmetransport.
Die 10 zeigt ein Lenkrad 2 mit einem Lenkradkranz 3 und einer Lenkradnabe 4, an der ein Überlagerungsantrieb 1 angeordnet ist.
Dieser Überlagerungsantrieb umfasst einen Antriebsmotor 5 mit einer Antriebsmotorwelle 6, der über jeweils einen Riemen 9a, 9b mit jeweils einer von zwei Riemenscheiben 10a, 10b gekoppelt ist. Die Riemenscheiben 10a, 10b sind drehfest auf einer Zwischenwelle 8 angeordnet, die als Schnecke ausgebildet ist. Diese Schnecke kämmt mit einem Schneckenrad 11, das zwischen der Zwischenwelle 8 und der (nicht abgebildeten) Lenkwelle angeordnet ist.
Die Antriebsmotorwelle 6 und die Zwischenwelle 8 sind hierbei im Wesentlichen parallel angeordnet.
Die Riemen 9a, 9b laufen dabei um den Umfang der kreiszylinderförmig ausgebildeten Antriebsmotorwelle 6 und um den Umfang der Riemenscheibe 10a, 10b um. Die Riemen 9a, 9b umspannen dabei jeweils die Antriebsmotorwelle 6 und eine der Riemenscheiben 10a, 10b. Insofern unterscheidet sich der bisher geschilderte prinzipielle Aufbau des Überlagerungsantriebs 1, der in 10 gezeigt wird, noch nicht von den beispielsweise in den 8 und 9 gezeigten Überlagerungsantrieben. Ein wesentliches unterscheidendes Merkmal ist, dass eine zweite Zwischenwelle 8' vorgesehen ist, die mit drehfest auf der Zwischenwelle angeordneten Riemenscheiben 10c, 10d verbunden ist. Die zwei Riemenscheiben 10c, 10d sind dabei ebenso wie die Riemenscheiben 10a und 10b als Lüfterräder ausgebildet. Sie sind allerdings so angeordnet, dass auf ihrem Umfang die Riemen 9a, 9b mit derjenigen Seite ablaufen, die von der Antriebsmotorwelle 6 weg gerichtet ist. Die Anordnung aus Zwischenwelle 8' und Riemenscheiben 10c, 10d bildet, sozusagen, eine auf den beiden Riemen aufliegende „Schlepp-Schnecke” und dient damit zum Spielausgleich und zum Vorspannen der Riemen.
Wie in den Ausführungsbeispielen, die in Zusammenhang mit den 8 und 9 besprochen worden sind, sind die Riemenscheiben 10a, 10b, 10c, 10d in der Form von Lüftungsrädern ausgebildet, so dass eine Luftkonvektion bei Drehung dieser Riemenscheiben durch die Bewegung der Riemen 9a, 9b bewirkt wird.
Beide Zwischenwellen 8, 8' kämmen „jeweils an anderen Stellen” als Schnecken mit dem zwischen den Zwischenwellen 8, 8' angeordneten Schneckenrad 11.
11 zeigt das eben besprochene Ausführungsbeispiel des Überlagerungsantriebs 1 aus der 10 ohne das Lenkrad 2.
12 zeigt eine Riemenscheibe, die auf ihrer nach außen gewandten Radoberfläche ein im Wesentlichen V-förmiges Profil aufweist, auf dem ein Riemen sicher abrollen kann und geführt wird. Durch die Verwendung von Riemenscheiben in einem kombinierten Schnecken- und Riemengetriebes mit einem insbesondere V-förmigen Oberflächenprofil wird erreicht, dass ein besonders hoher Wirkungsgrad und ein besonders leiser Antrieb realisierbar ist. Eine insbesondere wie abgebildet V-förmige Profilierung der Auflagefläche des Riemens eines Überlagerungsantriebes kann bei jedem der abgebildeten Ausführungsbeispiele optional realisiert werden, wobei Riemenscheiben 10a, 10b und die Enden der Antriebsmotorwelle 6 identische Profilierungen aufweisen. In vorliegendem Ausführungsbeispiel einer Profilierung einer Riemenscheibe ist eine solche V-förmige Profilierung der Riemenscheibe durch pfeilförmige Erhebungen ausgebildet, die entlang des Umlaufsumfangs der Riemenscheibe auf der Riemenscheibe aufgeprägt sind und in die entsprechende Gegenprofilierung des Riemens eingreifen. Alternativ sind auch andere als V-förmige Profilformen möglich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/009420 A1 [0004, 0005]

Claims

Ein Lenkrad für ein Kraftfahrzeug mit – einem Lenkradkranz (3) zur drehenden Betätigung des Lenkrades, – einer Lenkradnabe (4) zur Verbindung des Lenkrades (2) mit einer von dem Lenkrad (2) separaten Lenkwelle eines Kraftfahrzeuges, – einem Überlagerungsantrieb (1) zur Betätigung einer Überlagerungslenkung, mit der ein durch Betätigung des Lenkradkranzes (3) erzeugter Lenkwinkel durch einen von der Überlagerungslenkung erzeugbarer Überlagerungswinkel überlagerbar ist, so dass sich eine jeweilige Drehbewegung einer mit dem Lenkrad (2) verbundenen Lenkwelle aus einem durch Betätigung des Lenkradkranzes (3) erzeugbaren Lenkwinkel und einem durch Betätigung der Überlagerungslenkung erzeugbaren Überlagerungswinkel zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlagerungsantrieb (1) mindestens ein kombiniertes Schnecken- und Riemengetriebe umfasst.
Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlagerungsantrieb (1) einen Antriebsmotor (5) mit einer Antriebsmotorwelle (6) und ein Überlagerungsantriebsgetriebe aufweist, das geeignet ist, eine Bewegung der Antriebsmotorwelle (6) auf die Lenkwelle zu übertragen, um den Überlagerungswinkel zu erzeugen.
Lenkrad nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsantriebsgetriebe eine als Schnecke ausgebildete Zwischenwelle (8) umfasst.
Lenkrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotorwelle (6) mit der Zwischenwelle (8) mittels wenigstens eines Riemens (9a, 9b) zum Antrieb der Zwischenwelle (8) durch den Antriebsmotor (5) gekoppelt ist.
Lenkrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotorwelle (6) mittels mehrerer Riemen (9a, 9b) zum Antrieb der Zwischenwelle (8) durch den Antriebsmotor (5) gekoppelt ist.
Lenkrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Riemen (9a, 9b) zum Antrieb der Zwischenwelle (8) in ungefähr gleichem Abstand von der bezüglich der Haupterstreckungsrichtung der Zwischenwelle (8) bestimmten Mitte der Zwischenwelle (8) und damit ungefähr symmetrisch bezüglich dieser Mitte angeordnet sind.
Lenkrad nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotorwelle (6) mit wenigstens einer drehfest auf der Zwischenwelle (8) angeordneten Riemenscheibe (10a, 10b) der Zwischenwelle mittels des Riemens (9a, 9b) gekoppelt ist.
Lenkrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Zwischenwelle (8) mindestens eine weitere Riemenscheibe (10a, 10b) der Zwischenwelle (8) drehfest angeordnet ist, wobei die Antriebsmotorwelle (6) mit den wenigstens zwei Riemenscheiben (10a, 10b) der Zwischenwelle (8) mittels jeweils eines Riemens zum Antrieb der Zwischenwelle (8) durch den Antriebsmotor (5) gekoppelt ist.
Lenkrad nach einem vorhergehenden Ansprüche, soweit rückbezogen auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsantriebsgetriebe ein drehfest auf der Lenkwelle angeordnetes Schneckenrad (11) umfasst, das mit der Zwischenwelle (8) kämmt.
Lenkrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlagerungsantriebsgetriebe mindestens eine als weitere Schnecke ausgebildete weitere Zwischenwelle (8') umfasst, die mit dem Schneckenrad (11) an anderer Stelle am Schneckenrad (11) kämmt, wobei diese weitere Schnecke mittels eines Riemens (9a, 9b) mit der Antriebsmotorwelle zum Antrieb der weiteren Zwischenwelle (8') gekoppelt ist.
Lenkrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen (9a, 9b), mittels dessen die Antriebsmotorwelle (6) mit der weiteren Zwischenwelle (8') gekoppelt ist, gleichzeitig auch zur Kopplung der Antriebsmotorwelle (6) mit der anderen Zwischenwelle (8) zum Antrieb der anderen Zwischenwelle (6) dient.
Lenkrad nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (8) und die weitere Zwischenwellen (8') im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Lenkrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, soweit rückbezogen auf die Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotorwelle (6) und die Zwischenwelle (8) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Lenkrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, soweit rückbezogen auf einen der Ansprüche 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle quer zu der Antriebsmotorwelle (6) verläuft.
Lenkrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (5) mit der Antriebsmotorwelle (6) und das Überlagerungsantriebsgetriebe im Lenkrad (2) angeordnet sind.