DE20304992U1

DE20304992U1 - Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug

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Publication number: DE20304992U1
Application number: DE20304992U
Authority: DE
Original assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Current assignee: TRW Fahrwerksysteme GmbH and Co KG
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2013-03-28

Description

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TRW Fahrwerksysteme GmbH & Co. KG
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40547 Düsseldorf

T10539DE
/Hc 27. März 2003

Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer

Lenkstrang-Eingangswelle, an der ein Lenkrad-Drehwinkel anliegt, einer Lenkstrang-Ausgangswelle, die auf ein Lenkgetriebe wirkt, einem Elektromotor zur Bereitstellung eines zusätzlichen Drehwinkels, und einer zwischen der Lenkstrang-Eingangswelle und der Lenkstrang-Ausgangswelle angeordneten Uberlagerungsvorriehtung zur Überlagerung des Lenkrad-Drehwinkels mit dem zusätzlichen Drehwinkel, wobei die Überlagerungsvorrichtung ein selbsthemmendes Getriebe aufweist mit einem Getriebeeingang, der vom Elektromotor beaufschlagt ist, und einem Getriebeausgang mit einer Getriebeausgangswelle, die mit der Lenkstrang-Ausgangswelle verbunden ist.

Die Übertragung eines Lenkradwinkels auf die Räder eines Kraftfahrzeugs erfolgt allgemein über einen Lenkradstrang, der sich üblicherweise aus einem Lenkrad, einer Lenkradstange, einer Zwischenwelle, einer Eingangswelle für ein Lenkgetriebe und dem Lenkgetriebe selbst zusammensetzt. Aus der gesetzlich vorgeschriebenen starren Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe ergibt sich dabei ein fester Zusammenhang zwischen dem Lenkradwinkel und dem Einschlagwinkel der Räder. Um dennoch die Möglichkeit zu schaffen, zur Steigerung der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts den Radeinschlagwinkel unabhängig vom Fahrer zu beeinflussen, beispielsweise zum Ausgleich von

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Seitenwindeinflüssen, wird ein Überlagerungsgetriebe in den Lenkstrang eingefügt. Über das Überlagerungsgetriebe kann bei Bedarf ein zusätzlicher Drehwinkel eingebracht werden, der dem Lenkrad-Drehwinkel überlagert wird.

Ein gattungsgemäßes Servolenksystem mit einem solchen Überlagerungsgetriebe ist beispielsweise aus der DE 100 36 937 Al bekannt. Ähnliche Systeme sind in der DE 199 57 984 Al und der DE 197 23 358 Al gezeigt. Den bekannten Systemen ist gemeinsam, daß das Überlagerungsgetriebe fahrzeugfest angebracht ist und zwei Getriebeeingänge aufweist, wobei am ersten Eingang der Lenkrad-Drehwinkel und am zweiten Ende der zusätzliche Drehwinkel anliegt. Zur Addition dieser beiden Winkel zu einem Ausgangsdrehwinkel ist ein konstruktiv sehr aufwendiges Summengetriebe erforderlich, das in der Regel aus einem oder zwei Planetengetrieben besteht.

Aufgabe der Erfindung ist es, in einem Servolenksystem eine Möglichkeit zur Überlagerung zweier Drehwinkel zu schaffen, die mit einem einfacher aufgebauten Getriebe realisierbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Servolenksystem der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die Überlagerungsvorrichtung drehfest an die Lenkstrang-Eingangswelle zu koppeln. Die Erfindung sieht also vor, daß die Überlagerungsvorrichtung nicht fahrzeugfest angebracht ist, sondern sich mit der Lenkstrang-Eingangswelle dreht. Dadurch wird der Lenkrad-Drehwinkel direkt über die Überlagerungsvorrichtung an die Lenkstrang-Ausgangswelle übergeben und muß nicht in das Getriebe eingebracht werden. Das Getriebe hat nur noch die Aufgabe, den zusätzlichen, vom Elektromotor bereitgestellten Drehwinkel auf die Lenkstrang-Ausgangswelle zu übertragen. Somit kann auf einen Getriebeeingang für den Lenkrad-Drehwinkel verzichtet werden, und darüber hinaus ist es nicht notwendig, das Getriebe als Summengetriebe auszuführen; es kann vielmehr ein einfaches Reduktionsgetriebe verwendet werden, das von einem üblichen Getriebemotor angetrieben wird.

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Eine technisch einfache, aber effektive Möglichkeit der drehfesten Kopplung zwischen Überlagerungsvorrichtung und Lenkstrang-Eingangswelle ergibt sich dadurch, daß die Überlagerungsvorrichtung ein fest mit der Lenkstrang-Eingangswelle verbundenes Gehäuse aufweist, in dem das Getriebe untergebracht ist, wobei vorzugsweise auch der Elektromotor im Gehäuse aufgenommen ist.

Um die bei der Drehung der Lenkstrang-Eingangswelle auftretenden Biegemomente nicht direkt auf das Gehäuse der Überlagerungsvorrichtung wirken zu lassen, kann zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des Lenkstrangs die Übertragungsvorrichtung in einer drehfest an die Lenkstrang-Ausgangswelle gekoppelten Aufnahme gelagert sein.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:

- Figur 1 schematisch ein Servolenksystem nach dem Stand der Technik;
- Figur 2 schematisch ein erfindungsgemäßes Servolenksystem;

- Figur 3 eine Schnittansicht einer Überlagerungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform;

- Figur 4 ein erfindungsgemäßes Servolenksystem mit der Überlagerungsvorrichtung aus Figur 3 in einem Fahrzeug; und

- Figur 5 eine Schnittansicht einer Überlagerungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform.

In den Figuren 1 und 2 sind in einer vergleichenden Darstellung ein Servolenksystem nach dem Stand der Technik bzw. ein erfindungsgemäßes Servolenksystem gezeigt. Beide Systeme weisen eine Lenkstrang-Eingangswelle 10, eine Lenkstrang-Ausgangswelle 12, ein zwischen den Wellen 10, 12 angeordnetes Getriebe 14 sowie einen Elektromotor 16 auf. Beim System der Figur 1 ist das Getriebe 14 ein Überlagerungsgetriebe mit zwei Getriebeeingängen

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18 und 20 sowie einem Getriebeausgang 22. Der erste Getriebeeingang 18 ist mit der Lenkstrang-Eingangswelle 10, der zweite Getriebeeingang 20 mit der Welle 16a des Elektromotors 16 und der Getriebeausgang 22 mit der Lenkstrang-Ausgangswelle 12 verbunden. Im Überlagerungsgetriebe 14 kann dem an der Lenkstrang-Eingangswelle 10 anliegenden Drehwinkel des Fahrzeuglenkrads ein vom Elektromotor 16 bereitgestellter zusätzlicher Drehwinkel überlagert werden. Der addierte Ausgangsdrehwinkel wird über den Getriebeausgang 22 an die Lenkstrang-Ausgangswelle 12 angelegt. Sowohl das Überlagerungsgetriebe 14 als auch der Elektromotor 16 sind fahrzeugfest angebracht, wie durch die Schraffierung symbolisch angedeutet ist.

Das Getriebe 14 des in Figur 2 gezeigten erfindungsgemäßen Systems hat ebenfalls einen mit der Lenkstrang-Ausgangswelle 12 verbundenen Getriebeausgang 22, aber nur einen Getriebeeingang, nämlich den Getriebeeingang 20 für den Elektromotor 16. Das Getriebe 14 ist nicht fahrzeugfest angebracht, sondern zusammen mit dem Elektromotor 16 drehfest an die Lenkstrang-Eingangswelle 10 gekoppelt. Dieser Aufbau bewirkt, daß der an der Lenkstrang-Eingangswelle 10 anliegende Drehwinkel des Lenkrads direkt auf die Lenkstrang-Ausgangswelle 12 übertragen wird, so daß ein zweiter Getriebeeingang zur Einleitung dieses Drehwinkels in das Getriebe 14 nicht erforderlich ist. Das Getriebe 14 kann dadurch wesentlich einfacher aufgebaut sein, da es keine mechanische Überlagerung von zwei Drehwinkeln bewerkstelligen muß. Über den Elektromotor 16, der hier als einfacher Getriebemotor ausgeführt sein kann, kann wie beim bekannten System ein zusätzlicher Drehwinkel eingebracht werden, der mittels des Getriebes 14 auf die Lenkstrang-Ausgangswelle 12 übertragen wird. Somit weist das erfindungsgemäße System dieselbe Funktionalität wie das bekannte System auf.

Aus Figur 3 ergeben sich weitere Details zur technischen Realisierung des

erfindungsgemäßen Servolenksystems. Das Getriebe 14 und der Elektromotor 16 sind Bestandteile einer Überlagerungsvorrichtung 22, die ein Gehäuse 24 umfaßt.

Das Gehäuse 24 mit dem darin untergebrachten Getriebe 14 und Elektromotor 16

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ist an einem Ende drehfest mit der Lenkstrang-Eingangswelle 10 verbunden. Zur Entlastung des Getriebegehäuses ist die Überlagerungsvorrichtung 22 in einer an die Lenkstrang-Ausgangswelle 12 gekoppelten Aufnahme 26 mit zusätzlichen Lagern 28 gelagert.

Das Getriebe 14 kann ein Stirnradgetriebe, Planetengetriebe, Cyclogetriebe oder ein anderes geeignetes Getriebe sein, das selbsthemmend ausgeführt ist. Die Selbsthemmung ist erforderlich, um das Drehmoment von der Lenkstrang-Eingangswelle 10 über das Gehäuse 24 der Überlagerungsvorrichtung 22 auf die Lenkstrang-Ausgangswelle 12 zu übertragen. Somit kann einerseits ein vom Elektromotor 16 bereitgestelltes Drehmoment über die Getriebeausgangswelle 30 auf die Lenkstrang-Ausgangswelle 12 und als Reaktionsmoment auf die Lenkstrang-Eingangswelle 10 übertragen werden. Andererseits kann aber kein Drehmoment von der Lenkstrang-Ausgangswelle 12 auf den Elektromotor 16 übertragen werden. Das Lenkmoment stützt sich somit über die Selbsthemmung ab. Eine Auslegung des Getriebes 14 mit einer hohen Übersetzung erlaubt die Verwendung eines kleinen Motors und erleichtert die Selbsthemmung des Getriebes 14.

Die Stromzufuhr 32 für den Elektromotor 16 erfolgt über Schleifkontakte oder Kabelschleifen, so daß sich der in der Vorrichtung 22 untergebrachte Elektromotor 16 problemlos mit der Lenkstrang-Eingangswelle 10 drehen kann.

Figur 4 zeigt ein Servolenksystem mit einem Lenkstrang, der ein Lenkrad 34,

eine Lenkstange 36, eine Zwischenwelle 38 und ein Lenkgetriebe 40 mit einer Eingangswelle 42 umfaßt. Aufgrund der nicht fahrzeugfesten Lagerung eignet sich die Übertragungsvorrichtung 22 insbesondere für die Integration in die Zwischenwelle 38, wie dies in Figur 4 dargestellt ist.

Figur 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Überlagerungsvorrichtung 22, bei der der Elektromotor 16 im Vergleich zur zuvor beschriebenen Ausführungsform um 90° gedreht ist. Das Getriebe 14 ist in diesem Fall ein Schneckengetriebe.
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Claims

1. Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit
einer Lenkstrang-Eingangswelle (10), an der ein Lenkrad-Drehwinkel anliegt,
einer Lenkstrang-Ausgangswelle (12), die auf ein Lenkgetriebe (40) wirkt,
einem Elektromotor (16) zur Bereitstellung eines zusätzlichen Drehwinkels, und
einer zwischen der Lenkstrang-Eingangswelle (10) und der Lenkstrang- Ausgangswelle (12) angeordneten Überlagerungsvorrichtung (22) zur Überlagerung des Lenkrad-Drehwinkels mit dem zusätzlichen Drehwinkel,
wobei die Überlagerungsvorrichtung (22) ein selbsthemmendes Getriebe (14) aufweist mit
einem Getriebeeingang (20), der vom Elektromotor (16) beaufschlagt ist, und
einem Getriebeausgang (22), der die Lenkstrang-Ausgangswelle beaufschlagt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsvorrichtung (22) drehfest an die Lenkstrang-Eingangswelle (10) gekoppelt ist.

2. Servolenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsvorrichtung (22) ein fest mit der Lenkstrang-Eingangswelle (10) verbundenes Gehäuse (24) aufweist, in dem das Getriebe (14) untergebracht ist.

3. Servolenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (16) im Gehäuse (24) aufgenommen ist.

4. Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsvorrichtung (22) in einer drehfest an die Lenkstrang-Ausgangswelle (10) gekoppelten Aufnahme (26) gelagert ist.

5. Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (14) ein Stirnradgetriebe, ein Planetengetriebe oder ein Cyclogetriebe ist.

6. Servolenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (14) ein Schneckengetriebe ist.

7. Servolenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungsvorrichtung (22) in eine Zwischenwelle (38) eines Lenkstrangs integriert ist.