EP3347257A1

EP3347257A1 - Nutzfahrzeuglenkung

Info

Publication number: EP3347257A1
Application number: EP16753932.9A
Authority: EP
Inventors: Jens Rogall; Sebastian Benecke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2018-07-18
Also published as: DE102015217051A1; CN108025761A; WO2017042021A1; US20180244302A1

Abstract

Eine Nutzfahrzeuglenkung umfasst ein Lenkgetriebe (11) zur Übertragung eines an einem Lenkrad (12) aufgebrachten Handmoments an einen Lenkstockhebel (13), das einen Elektromotor (19) zur Bereitstellung eines Hilfsmoments aufweist. Der Elektromotor (19) ist um eine Lenkwelle (18) herum angeordnet. Er weist zudem einen Stator (22) mit mindestens zwei elektrischen getrennten Wicklungsgruppen (23a, 23b) auf, welche jeweils durch eine eigene elektronische Steuereinrichtung (24a, 24b) angesteuert sind. Es ergibt sich eine besonders kompakte Nutzfahrzeuglenkung, welche die Bereitstellung großer Hilfsmomente durch einen einzigen elektromotorischen Antrieb bei einem begrenzten Bauraum ermöglicht. Dieser Antrieb ist aus einem Fahrzeugbordnetz mit einer Versorgungsspannung von 24V betreibbar.

Description

Beschreibung

Nutzfahrzeuglenkung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nutzfahrzeuglenkung, umfassend ein Lenkgetriebe zur Übertragung eines an einem Lenkrad aufgebrachten Handmoments an einen Lenkstockhebel, das einen Elektromotor zur Bereitstellung eines Hilfsmoments aufweist.

Nutzfahrzeuglenkung müssen im Unterschied zu Lenkungen für Personenkraftfahrzeuge aufgrund der höheren Vorderachslasten deutlich höhere Lenkkräfte bereitstellen, so dass Lenkungskonzepte, wie sie für Personenkraftfahrzeugen üblich sind, sich nicht auf

Nutzfahrzeuge übertragen lassen. Hinzu kommt aufgrund der unterschiedlichen räumlichen Gegebenheiten im Fahrzeug eine deutliche veränderte Einbausituation.

Nutzfahrzeuglenkungen werden daher oftmals mit einem blockartigen Lenkgetriebe ausgeführt, an das ausgangsseitig ein Lenkstockhebel angeschlossen ist. Ein eingangsseitig in das Lenkgetriebe eingeleitetes Handmoment des Fahrers wird durch dieses Lenkgetriebe in eine Schwenkbewegung des Lenkstockhebels umgesetzt.

Aus DE 20 2004 021 588 U1 ist eine Nutzfahrzeuglenkung bekannt, die sowohl eine elektrische Hilfskraftunterstützung als auch eine hydraulische Hilfskraftunterstützung aufweist. Das Handmoment des Fahrers wird dabei über einen Drehstab in eine Spindel eingeleitet, welche über eine endlose Kugelkette mit einem axial verlagerbaren Kolben in Eingriff steht. Eine am Außenumfang des Kolbens vorgesehene Verzahnung kämmt mit einer Abtriebssegmentwelle, welche mit dem Lenkstockhebel verbunden ist, um die Axialbewegung des Kolbens in eine Schwenkbewegung des Lenkstockhebels umzusetzen. Der innerhalb der Spindel angeordnete Drehstab betätigt über einen Drehschieber eine Ventilanordnung eines Hydraulikkreises. Der Hydraulikkreis erzeugt durch eine Pumpe einen hydraulischen Druck und beaufschlagt den Kolben, welcher zusätzlich zum Handmoment eine Unterstützungskraft bereitstellt. Die elektrische Hilfskraftunterstützung wird durch einen Elektromotor bereitgestellt, der über ein Wellgetriebe mit der Spindel gekoppelt ist. Der Elektromotor ist sitzt dabei außenseitig an einem Lenkgetriebegehäuse vor der Spindel. Gewöhnlich erzeugen derartige Elektromotoren unter Berücksichtigung einer im

Nutzfahrzeugbereich üblichen Bordnetzspannung von 24 V ein Antriebsmoment von 2 Nm, so dass sich unter Berücksichtigung einer Getriebeübersetzung des Wellgetriebes von i=50 ein Drehmoment von rund 100 Nm erzielen lässt. Der hydraulische Anteil der

Hilfskraftunterstützung entspricht hingegen einem Drehmoment von etwa 7600Nm.

Eine derartige Nutzfahrzeuglenkung ist wegen des Kugelgewindetriebs und des benötigten Hydrauliksystems konstruktiv aufwändig. Zudem bedingt das Hydrauliksystem einen

erheblichen Bauraumbedarf.

Wie in DE 20 2004 021 588 U1 ausgeführt wird, erfordert eine stets leistungsbereite

hydraulische Hilfskraftunterstützung eine Leistung von ca. 1000 W, was sich in einem entsprechenden Kraftstoffmehrverbrauch niederschlägt. In DE 20 2004 021 588 U1 wird als Abhilfe vorgeschlagen, die hydraulische Hilfskraftunterstützung in bestimmten Fällen abzuschalten, so dass lediglich die elektrische Hilfskraftunterstützung zum Einsatz kommt. Erst wenn höhere Lenkkräfte benötigt werden, wird die hydraulische Hilfskraftunterstützung zugeschaltet.

Weiterhin ist aus DE 100 39 574 A1 eine Nutzfahrzeuglenkung der eingangs genannten Art mit rein elektrischer Hilfskraftunterstützung bekannt. Hierdurch wird der Aufwand für ein

zusätzliches hydraulisches System vermieden. Aus Redundanzgründen ist die

Nutzfahrzeuglenkung gemäß DE 100 39 574 A1 mit zwei Elektromotoren ausgestattet, was wiederum einen erhöhten Bauraumbedarf und Fertigungsaufwand bedeutet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nutzfahrzeuglenkung vom Typ der eingangs genannten Art unter Beibehaltung hoher Lenkungskräfte sowie einer kompakten Bauweise im Hinblick auf einen verringerten konstruktiven Aufwand weiterzuentwickeln.

Diese Aufgabe wird durch eine Nutzfahrzeuglenkung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Nutzfahrzeuglenkung umfasst ein Lenkgetriebe zur Übertragung eines an einem Lenkrad aufgebrachten Handmoments an einen Lenkstockhebel, das einen Elektromotor zur Bereitstellung eines Hilfsmoment aufweist, wobei der Elektromotor um eine Lenkwelle herum oder um eine Welle auf einer Drehachse eines Ausgangsglieds des Lenkgetriebes herum angeordnet ist und einen Stator mit mindestens zwei elektrischen getrennten

Wicklungsgruppen aufweist, welche jeweils durch eine eigene elektronische Steuereinrichtung angesteuert sind. Es hat sich gezeigt, dass sich mit einer solchen Anordnung eine besonders kompakte

Nutzfahrzeuglenkung darstellen lässt, welche die Bereitstellung großer Drehmomente durch einen elektromotorischen Antrieb bei einem begrenzten Bauraum ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Nutzfahrzeuglenkung eignet sich insbesondere für nichtschienengebundene Kraftfahrzeuge mit Vorderachslasten von mehr als 2,5 t.

Die Hilfskraftunterstützung kann rein elektrisch erfolgen, so dass keine hydraulischen

Komponenten benötigt werden. Dabei kann die Stromversorgung weiterhin mit der derzeit üblichen Bordnetzspannung von 24V erfolgen.

Im Vergleich zu Systemen mit zwei separaten Elektromotoren kann ein Stator-Rotor-Paket entfallen kann, wobei gleichwohl die Systemredundanz aufrechterhalten wird. Der verbleibende einzige Elektromotor ist zudem besonders platzsparend untergebracht,

Weiterhin können aufwändig zu fertigende Komponenten wie ein Kugelgewindetrieb entfallen.

Über den Lenkstockhebel werden die Lenkbefehle aus dem Lenkgetriebe beispielsweise über ein Spurstangengestänge zu den Schwenklagern der gelenkten Räder übertragen. Das Lenkgetriebe kommt ohne Zahnstange aus.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.

In einer Ausführungsvariante ist die Lenkwelle mittels einer ins Langsame übersetzende Getriebestufe mit dem Lenkstockhebel gekoppelt ist, welche einstufig eine eingangsseitige Drehbewegung in eine ausgangsseitige Drehbewegung derart umsetzt, dass die

eingangsseitige Drehachse und die ausgangsseitige Drehachse dieser Getriebestufe einander schneiden oder zueinander windschief sind. Hierdurch lassen sich im Vergleich zu einem Kugelgewindetrieb deutlich höhere Übersetzungsverhältnisse erzielen, so dass über diese Getriebestufe eine weitere deutliche Momentverstärkung möglich ist. Geeignete Getriebestufen sind, ohne Beschränkung hierauf, Schneckengetriebe sowie Kegelrad- und Hypoidgetriebe.

Insbesondere mit Hypoidgetrieben, welche eine hohe Verzahnungsqualität nach DIN 3961 von < 7 und vorzugsweise < 5 aufweisen, lassen sich in einer Stufe Übersetzungsverhältnisse erzielen, welche ansonsten nur mit mehrstufigen Stirn- oder Kegelradgetrieben möglich sind. Wie bereits erwähnt, kann die Lenkunterstützung über den gesamten Betriebsbereich allein durch den Elektromotor und ausschließlich elektrisch bereitgestellt werden, so dass die mit einem Hydraulikkreis verbundenen Probleme vermieden werden.

Weiterhin kann die Getriebestufe, über welche die Lenkwelle mit dem Lenkstockhebel gekoppelt ist, ein variables Übersetzungsverhältnis aufweisen, derart, dass in einem die Mittellage der Lenkung einschließenden Bereich Lenkbewegungen am Lenkrad weniger große Radeinschläge bewirken als Lenkbewegungen in einem von der Mittellage entfernten Bereich. Dadurch können beim Geradeausfahren große Lenkbewegungen bei kleinem Radeinschlag und beim Einparken kleine Lenkbewegungen bei großem Radeinschlag gewährleistet werden.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist der Elektromotor mittels einer ins Langsame übersetzenden Getriebestufe mit der Lenkwelle gekoppelt, welche an den Elektromotor axial anschließt und ebenfalls um die Lenkwelle herum angeordnet ist. Hierdurch wird eine weitere Kompaktierung des Lenkgetriebes erzielt, welche zudem die aufeinanderfolgende Montage in ein Lenkgetriebegehäuse begünstigt.

Ferner kann der Elektromotor axial zwischen einem Drehmomentssensor und der Getriebestufe angeordnet sein, welche den Elektromotor mit der Lenkwelle koppelt. Dies ermöglicht es, einen großen Axialabstand zwischen den Lagerungen der Lenkwelle vorzusehen.

In einer weiteren Ausführungsvariante weist der Lenkstockhebel eine Drehachse auf. Zudem ist der Elektromotor mittels einer ins Langsame übersetzenden Getriebestufe mit dem

Lenkstockhebel gekoppelt, die um die Drehachse des Lenkstockhebels herum angeordnet ist. Die Getriebestufe ist in diesem Fall somit nicht um die Lenkwelle, sondern um eine

Ausgangsachse herum angeordnet, die von der Lenkwelle angetrieben ist.

In einer weiteren Ausführungsvariante weist der Elektromotor zwei separat angesteuerte Teilmotoren auf, deren Wicklungen in einander verschachtelt sind. Hierdurch ergibt sich bei unveränderter Bordnetzspannung praktisch eine Verdoppelung des von dem einzigen

Elektromotor bereitgestellten Drehmoments bei äußerst kompakten Abmessungen.

Ferner kann der Elektromotor einen zentralen Anschlussring zur Kontaktierung aller Wicklungen der Wicklungsgruppen sowie Anschlüsse zur Kontaktierung der elektronischen

Steuereinrichtungen aufweisen. In einer weiteren Ausführungsvariante sind der Elektromotor, die zwischen dem Elektromotor und der Lenkwelle eingekoppelte erste Getriebestufe sowie die zwischen der Lenkwelle und dem Lenkstockhebel angeordnete zweite Getriebestufe in einem Lenkgetriebegehäuse untergebracht, so dass sich eine komplett vormontierbare und anschließend am Fahrzeug verbaubare Einheit ergibt.

Ferner kann der Lenkstockhebel an einer sich aus dem Lenkgetriebegehäuse heraus erstreckenden Ausgangswelle angeordnet sein.

In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Lenkwelle drehbar in dem Lenkgetriebegehäuse untergebracht und weist insbesondere einen Anschluss zur Ankopplung eines Lenkrad oder einer Lenksäule auf. Ein vom Fahrer auf die Lenkwelle aufgebrachtes Handmoment wird somit an der ersten Getriebestufe vorbei mit dem Übersetzungsverhältnis der zweiten Getriebestufe ins Langsame übersetzt, wohingegen ein von dem Elektromotor bereitgestelltes Hilfsmoment mit dem Übersetzungsverhältnis der ersten Getriebestufe sowie mit dem

Übersetzungsverhältnis der zweiten Getriebestufe ins Langsame übersetzt wird. Bei einem Ausfall des Elektromotors müssen vom Fahrer somit lediglich geringe Kräfte aufgebracht werden, um die Massenträgheiten der elektrischen Antriebsseite zu überwinden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer

Nutzfahrzeuglenkung nach der Erfindung,

Figur 2 eine schematische Ansicht der Anordnung einer erfindungsgemäßen

Nutzfahrzeuglenkung an einem Nutzfahrzeug,

Figur 3 eine Längsschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer

Nutzfahrzeuglenkung nach der Erfindung,

Figur 4 eine Explosionsdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels,

Figur 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-in Figur 3, Figur 6 eine Schnittansicht entlang der Linie Vl-Vl in Figur 3,

Figur 7 eine Seitenansicht des Stators des Elektromotors, und in

Figur 8 eine Ansicht des Stators des Elektromotors im Schnitt.

Die Ausführungsbeispiele beziehen sich jeweils auf eine Nutzfahrzeuglenkung 10 vom Typ einer Blocklenkung, welche sich für Vorderachslasten von 2,5 t und mehr eignet. Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung deren Anordnung in einem Nutzfahrzeug.

Die Nutzfahrzeuglenkung 10 weist ein Lenkgetriebe 1 1 auf, das dazu bestimmt und ausgebildet ist, um ein vom Fahrer an einem Lenkrad 12 aufgebrachtes Handmoment an einen

Lenkstockhebel 13 zu übertragen. Dazu ist das Lenkrad 12 über eine Lenksäule 14 mit einem Eingangsglied des Lenkgetriebes 1 1 gekoppelt. Der mit einem Ausgangsglied des

Lenkgetriebes 1 1 gekoppelte Lenkstockhebel 13 ist beispielsweise über ein

Spurstangengestänge 15 mit den zu lenkenden Rädern 16 des Kraftfahrzeugs verbunden, um eine Schwenkbewegung des Lenkstockhebels 13 an die Räder 16 zu übertragen und damit an diesen einen Lenkeinschlag zu hervorzurufen.

Das Lenkgetriebe 1 1 weist ein Lenkgetriebegehäuse 17 auf, in dem Lenkwelle 18 um eine Drehachse A drehbar angeordnet ist. Die Lenkwelle 18 wird am Eingang des Lenkgetriebes 1 1 durch die Lenksäule 14 mit dem vom Fahrer erzeugten Handmoment beaufschlagt, um entsprechend zu drehen.

Weiterhin ist in dem Lenkgetriebegehäuse 17 ein Elektromotor 19 untergebracht, der um die Lenkwelle 18 herum angeordnet ist. Der Elektromotor 19 ist vorzugsweise als Hohlwellenmotor ausgeführt, dessen Drehachse koaxial zu der Drehachse A der Lenkwelle 18 ist.

Ein von den Elektromotor 19 bereitgestelltes Antriebsmoment wird über eine erste Getriebestufe 20 auf die Lenkwelle 18 übertragen, um den Fahrer beim Lenken zu unterstützen. Die erste Getriebestufe 20 ist vorzugsweise als hoch übersetzendes koaxiales Getriebe ausgebildet, welches einen Rotor des Elektromotors 19 mit der Lenkwelle 18 koppelt. Insbesondere kann diese als ein oder mehrstufiges Planetenradgetriebe im Zweiwellenbetrieb, als Zykloidgetriebe, als Wellgetriebe oder eine Kombination hieraus ausgeführt sein. Damit lassen sich

Übersetzungsverhältnisse ins Langsame im Bereich von 1 :15 bis 1 :400 darstellen. Der Elektromotor 19 ist in Abhängigkeit eines fahrerseitigen Lenkbefehls sowie gegebenenfalls weiterer Fahrzeugparameter angesteuert. Insbesondere kann die Ansteuerung des

Elektromotors 19 in Abhängigkeit des vom Fahrer am Lenkrad 12 aufgebrachten Handmoments erfolgen.

Vorliegend wird die den Fahrer unterstützende Hilfskraft ausschließlich elektrisch und allein durch einen einzigen Elektromotor 19 erzeugt. Um an einer Nutzfahrzeuglenkung aus einer Bordnetzspannung von 24 V ausreichende Lenkkräfte für das Spurstangengestänge 15 zu erzeugen, weist der Elektromotor 19 einen Stator 22 mit mindestens zwei elektrischen getrennten Wicklungsgruppen 23a und 23b auf, welche jeweils durch eine eigene elektronische Steuereinrichtung 24a und 24b angesteuert sind, so dass die beiden Wicklungsgruppen 23a und 23b unabhängig von einander aus dem Bordnetz mit Strom versorgt werden. Hierdurch ist der Elektromotor 19 in der Lage, ein höheres Antriebsmoment bereitzustellen.

Die Lenkwelle 18 ist über eine zweite Getriebestufe 25 mit dem Lenkstockhebel 13 gekoppelt. Letzterer ist hierzu an einem Ausgangsglied der zweiten Getriebestufe 25 oder einer mit diesem verbundenen Ausgangswelle 26 befestigt.

Die zweite Getriebestufe 25 ist vorzugsweise eine ins Langsame übersetzende Getriebestufe. Insbesondere kann diese derart ausgeführt sein, dass einstufig eine eingangsseitige

Drehbewegung in eine ausgangsseitige Drehbewegung umgesetzt wird. Hierbei schneiden die eingangsseitige Drehachse, das heißt die Drehachse A der Lenkwelle 18 und die

ausgangsseitige Drehachse B der zweiten Getriebestufe 25 einander oder sind zueinander windschief. Durch die zweite Getriebestufe 25 wird das am Lenkstockhebel 13 wirkende Hilfsmoment weiter erhöht, so dass sich mit einem kleinen, schnell laufenden Elektromotor 19 hohe Lenkkräfte Spurstangengestänge 15 lassen.

Die zweite Getriebestufe 25 kann beispielsweise als Schneckentrieb, Kegelradstufe oder Hypoidgetriebestufe ausgeführt sein. Dabei kann, wie bereits erwähnt, eine weitere deutliche Übersetzung ins Langsame mit einem Übersetzungsverhältnis im Bereich von 1 :2 bis 1 :100, bevorzugt im Bereich von 1 :5 bis 1 :30 erfolgen.

Aufgrund der koaxialen Anordnung des Elektromotors 19 um die Lenkwelle 18 ergibt sich eine sehr kompakte und damit platzsparende Ausgestaltung des Lenkgetriebes 1 1 . Ein vom Fahrer auf die Lenkwelle 18 aufgebrachtes Handmoment wird mit dem

Übersetzungsverhältnis der zweiten Getriebestufe 25 ins Langsame übersetzt, während das vom Elektromotor 19 bereitgestellte Hilfsmoment mit dem Übersetzungsverhältnis der ersten Getriebestufe 20 sowie mit dem Übersetzungsverhältnis der zweiten Getriebestufe 25 ins Langsame übersetzt wird.

In Abwandlung des in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels kann die erste

Getriebestufe 20 auch um die Drehachse B des Lenkstockhebels 13 herum, insbesondere koaxial zur Ausgangswelle 26 angeordnet sein.

In einer weiteren Abwandlung weist die zweite Getriebestufe 25, über welche die Lenkwelle 18 mit dem Lenkstockhebel 13 gekoppelt ist, ein variables Übersetzungsverhältnis aufweist. In einem Bereich, welcher die Mittellage der Lenkung einschließt, bewirken Lenkbewegungen am Lenkrad 12 weniger große Radeinschläge als in einem von der Mittellage entfernten Bereich.

Anhand der Figuren 3 bis 8 wird im Rahmen eines zweiten Ausführungsbeispiels, jedoch ausdrücklich ohne Beschränkung hierauf, eine weitere konkrete Umsetzungsmöglichkeit für eine Nutzfahrzeuglenkung 10 näher erläutert. Dabei sind dem ersten Ausführungsbeispiele entsprechende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Das Lenkgetriebe 1 1 des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst ein Lenkgetriebegehäuse 17 mit einem topfartigen Aufnahmeabschnitt 17a, welcher axial durch einen Deckel 17b verschlossen wird.

In dem Lenkgetriebegehäuse 17 ist eine Lenkwelle 18 um eine Drehachse A drehbar gelagert. Die Lenkwelle umfasst einen Hohlwellenabschnitt 18a, durch den sich ein Torsionsstab 18b erstreckt. Über einen Lenksäulenabschnitt 14a wird das Handmoment des Fahrers in einen ersten Endabschnitt des Torsionsstabs 18b eingeleitet, der an seinem zweiten Endabschnitt drehfest mit dem Hohlwellenabschnitt verbunden ist.

Über einen mit der Lenkwelle 18 zusammenwirkenden Drehmomentssensor 27 kann das eingangsseitig am Lenkgetriebe 1 1 anliegende Handmoment des Fahrers erfasst werden, um den ebenfalls ein Lenkgetriebegehäuse 17 aufgenommenen Elektromotor 19 anzusteuern.

Der Elektromotor 19 ist koaxial um die Lenkwelle 18 herum angeordnet und mit dieser über eine erste Getriebestufe 20 gekoppelt, welche vorliegend beispielhaft als hoch übersetzendes koaxiales Getriebe in Form eines Exzentergetriebes, z.B. eines Zykoidgetriebes. Anstelle eines solchen Zykloidgetriebes können jedoch auch die oben bereits erwähnten Getriebetypen, nämlich Planetengetriebe oder Wellgetriebe zum Einsatz kommen.

Die erste Getriebestufe 20 ist eingangsseitig an einen Rotor 21 des Elektromotors 20 angeschlossen, während das Ausgangsglied der ersten Getriebestufe 20 drehfest auf dem Hohlwellenabschnitt 18a befestigt ist.

Die erste Getriebestufe 20 bewirkt eine Übersetzung der Drehzahl des Elektromotors 19 ins Langsame mit einer Übersetzung im Bereich von 1 :15 bis 1 :400. Sie ist bei dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel um die Lenkwelle 18 herum angeordnet und schließt axial an den Elektromotor 19 an.

Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, ist die erste Getriebestufe 20 bei der Montage axial als erstes in den Aufnahmeabschnitt 17a des Lenkgetriebegehäuses 17 eingeführt, woraufhin der Elektromotor 19 und anschließend der Drehmomentssensor 27 sowie weiterhin eine

Verkabelungsplatine 28 folgen, bevor das Lenkgetriebegehäuse 17 durch den Deckel 17b verschlossen wird. Der Elektromotor 19 ist somit axial zwischen dem Drehmomentssensor 27 und der ersten Getriebestufe 20 angeordnet ist, welche den Elektromotor 19 mit der Lenkwelle 18 koppelt. Hierdurch ergibt sich eine sehr kompakte Baueinheit mit einem großen Axialabstand für die Lagerstellen 29a und 29b der Lenkwelle 18.

Die Lenkwelle 18 des zweiten Ausführungsbeispiels weist weiterhin einen Spindelabschnitt 18c auf, der als Eingangsglied 25a einer zweiten Getriebestufe 25 dient. Der Spindelabschnitt 18c kämmt mit einem Schneckenrad 25b der zweiten Getriebestufe 25, welches um eine Drehachse B quer zur Drehachse A der Lenkwelle 18 dreht. Das Schneckenrad 25b, welches auch lediglich segmentartig verzahnt sein kann, ist drehfest mit dem Lenkstockhebel 13 gekoppelt, wodurch das Handmoment sowie das Hilfsmoment ein Verschwenken des Lenkstockhebels 13 um die Drehachse B bewirken.

Bei dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ragt die Lenkwelle 18 mit dem

Spindelabschnitt 18c aus dem Lenkgetriebegehäuse 17 heraus. Auch ist die zweite

Getriebestufe 25 außerhalb des Lenkgetriebegehäuses 17 angeordnet. Es ist jedoch möglich, auch die zweite Getriebestufe 25 in dem Lenkgetriebegehäuse 17 unterzubringen. Weiterhin ist es möglich, die in Figur 3 dargestellte Baugruppe abgesehen von dem Lenkstockhebel 13 durch ein zusätzliches, nicht näher dargestelltes Außengehäuse zu umschließen. Der Elektromotor 20 sowie dessen Kontaktierung sind in den Figuren 5 bis 8 näher dargestellt. Dieser weist einen im Lenkgetriebegehäuse 17 festgelegten Stator 22 auf, in welchem ein mit der Eingangsseite der ersten Getriebestufe 20 verbundener Rotor 21 drehbar angeordnet ist.

Wie bereits oben im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, weist der Stator 22 mindestens zwei, d.h. zwei oder mehr elektrische getrennte Wicklungsgruppen aufweist. Bei dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind lediglich beispielhaft zwei elektrisch unabhängige Wicklungsgruppen 23a und 23b dargestellt, welche vorliegend auf zwei unterschiedlichen Durchmessern um die Drehachse A angeordnet sind.

Jede der beiden Wicklungsgruppen 23a und 23b weist drei Phasen (I,, Iii, Uli) auf. Figur 8 zeigt insgesamt 12 Spulen je Wicklungsgruppe 23a und 23b, so dass für jede Wicklungsgruppen 23a und 23b die Polpaarzahl 2 beträgt. Der nicht näher dargestellte Rotor 21 ist dementsprechend mit jeweils sechs Phasenblechen ausgeführt. Es ist jedoch auch möglich, Wicklungsgruppen 23a und 23b mit kleineren oder größeren Polpaarzahlen vorzusehen.

Weiterhin können die Wicklungsgruppe 23a und 23b in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sein, so dass auch die Phasen, wie in Figur 8 dargestellt, in Umfangsrichtung versetzt sind. Jedoch kann der Versatz der Phasen zwischen den Wicklungen der beiden Wicklungsgruppe 23a und 23b auch größer sein kann als der räumlich Versatz der Wicklungen.

Sämtliche Wicklungen wurden über einen gemeinsamen Anschlussring 30 kontaktiert, welcher entsprechende, gegeneinander elektrisch isolierte Leiter 31 aufweist. Diese sind mit ebenfalls an dem Anschlussring angeordneten elektrischen Kontakteinrichtungen 32a und 32b verbunden, die beispielsweise als Stecker ausgeführt sein können. Für jede Wicklungsgruppe 23a und 23b ist eine eigene elektrische Kontakteinrichtung 32a und 32b vorgesehen.

Die elektrischen Kontakteinrichtungen 32a und 32b sind jeweils über weitere elektrische Leiter 33a und 33b mit einer zugehörigen elektronischen Steuereinrichtung 24a bzw. 24b verbunden, so dass jede Wicklungsgruppe 23a und 23b durch ein eigene Steuereinrichtung 24a bzw. 24b angesteuert und separat mit Strom aus dem Fahrzeugbordnetz mit Strom versorgt wird. Es ergeben sich somit zwei elektrische Teilmotoren, die ineinander verschachtelt sind. Die elektronischen Steuereinrichtungen 24a und 24b sind vorzugsweise ebenfalls im

Lenkgetriebegehäuse 17 untergebracht und beispielsweise an einer axial vor einer Stirnseite des Elektromotors 19 angeordneten Platine 28 angebracht sein.

Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele ermöglichen eine besonders kompakte Nutzfahrzeuglenkung, welche die Bereitstellung großer Hilfsmomente durch einen einzigen elektromotorischen Antrieb bei einem begrenzten Bauraum ermöglicht. Dieser Antrieb ist insbesondere aus einem Fahrzeugbordnetz mit einer Versorgungsspannung von 24V betreibbar.

Das Lenkgetriebe 1 1 bildet im Hinblick auf die elektromotorische Unterstützung durch mindestens zwei in ein gemeinsames Stator-Rotor-Paket integrierte Teilmotoren ein redundantes System, das bei einem Ausfall eines Teilmotors weiter betrieben werden kann.

Die Übersetzungsverhältnisse der Getriebestufen können gegebenenfalls so eingestellt sein, dass die Lenkung auch bei einem Totalausfall des Elektromotors 19 von Hand lenkbar bleibt.

Aufgrund des Einsatzes eines Elektromotors 19 mit großer Abgabeleistung kann eine hydraulische Hilfskraftunterstützung völlig entfallen. Durch Anordnung des Elektromotors 1 1 um die Lenkwelle 18 herum bleibt das Lenkgetriebe 1 1 gleichwohl überraschend kompakt. Dies wird durch eine dem Elektromotor 1 1 nachgeschaltete hoch übersetzende Getriebestufe noch weiter verstärkt.

Überdies zeichnet sich die erfindungsgemäße Nutzfahrzeuglenkung durch verhältnismäßig einfach herstellbare Komponenten aus.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele und weiterer Abwandlungen näher erläutert. Insbesondere können technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiter Einzelmerkmale erläutert wurden, unabhängig von diesen sowie in

Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, auch wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist daher ausdrücklich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Bezugszeichenliste

Lenkung

Lenkgetriebe

Lenkrad

Lenkstockhebel

Lenksäule

Lenksäulenabschnitt

Spurstangengestänge

Fahrzeugrad

Lenkgetriebegehäuse

a Aufnahmeabschnitt

b Deckel

Lenkwelle

a Hohlwellenabschnitt

b Torsionsstab

c Spindelabschnitt

Elektromotor

erste Getriebestufe

Rotor

Stator

a Wicklungsgruppe

b Wicklungsgruppe

a elektronische Steuereinrichtung

b elektronische Steuereinrichtung

zweite Getriebestufe

a Schneckenwellenabschnitt

b Schneckenrad

Ausgangswelle

Drehmomentssensor

Platine

a Lagerstelle der Lenkwelle

b Lagerstelle der Lenkwelle 30 Anschlussring

31 Leiter

32a elektrische Kontakteinrichtung

32b elektrische Kontakteinrichtung

33a weitere Leiter

33b weitere Leiter

A Drehachse der Lenkwelle und des Elektromotors

B Drehachse des Ausgangsglieds des Lenkgetriebes und des Lenkstockhebels

Claims

Patentansprüche

Nutzfahrzeuglenkung (10), umfassend ein Lenkgetriebe (1 1 ) zur Übertragung eines an einem Lenkrad (12) aufgebrachten Handmoments an einen Lenkstockhebel (13), das einen Elektromotor (19) zur Bereitstellung eines Hilfsmoments aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (19) um eine Lenkwelle (18) herum oder um eine Welle auf einer Drehachse (B) eines Ausgangsglieds des Lenkgetriebes (1 1 ) herum angeordnet ist und einen Stator (22) mit mindestens zwei elektrischen getrennten

Wicklungsgruppen (23a, 23b) aufweist, welche jeweils durch eine eigene elektronische Steuereinrichtung (24a, 24b) angesteuert sind.

Nutzfahrzeuglenkung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (18) über eine ins Langsame übersetzende Getriebestufe (25) mit dem Lenkstockhebel (13) gekoppelt ist, welche einstufig eine eingangsseitige Drehbewegung in eine

ausgangsseitige Drehbewegung derart umsetzt, dass die eingangsseitige Drehachse (A) und die ausgangsseitige Drehachse (B) dieser Getriebestufe (25) einander schneiden oder zueinander windschief sind.

Nutzfahrzeuglenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkunterstützung über den gesamten Betriebsbereich allein durch den einzigen

Elektromotor (19) und ausschließlich elektrisch bereitgestellt wird.

Nutzfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufe (25), über welche die Lenkwelle (18) mit dem Lenkstockhebel (13) gekoppelt ist, ein variables Übersetzungsverhältnis derart aufweist, dass in einem die Mittellage der Lenkung einschließenden Bereich Lenkbewegungen am Lenkrad (12) weniger große Radeinschläge bewirken als Lenkbewegungen in einem von der Mittellage entfernten Bereich.

Nutzfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (19) mittels einer ins Langsame übersetzenden Getriebestufe (20) mit der Lenkwelle (18) gekoppelt ist, welche an den Elektromotor (19) axial anschließt und ebenfalls um die Lenkwelle (18) herum angeordnet ist.

6. Nutzfahrzeuglenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (19) axial zwischen einem Drehmomentsensor (27) und der Getriebestufe (20) angeordnet ist, welche den Elektromotor (19) mit der Lenkwelle (18) koppelt.

7. Nutzfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkstockhebel (13) eine Drehachse (B) aufweist und der Elektromotor (19) mittels einer ins Langsame übersetzenden Getriebestufe mit dem Lenkstockhebel (13) gekoppelt ist, die um die Drehachse (B) des Lenkstockhebels (13) herum angeordnet ist

8. Nutzfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (19) zwei separat angesteuerte Teilmotoren aufweist, deren Wicklungen in einander verschachtelt sind.

9. Nutzfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (19) einen zentralen Anschlussring (30) zur Kontaktierung aller

Wicklungen der Wicklungsgruppen (23a, 23b) sowie elektrische Kontakteinrichtungen (32a, 32b) zum Anschluss der elektronischen Steuereinrichtungen (24a, 24b) aufweist.

10. Nutzfahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (18) drehbar in einem Lenkgetriebegehäuse (17) untergebracht ist und einen Anschluss zur Ankopplung eines Lenkrads (12) oder einer Lenksäule (14) aufweist; der Lenkstockhebel (13) an einer sich aus dem Lenkgetriebegehäuse (17) heraus erstreckenden Ausgangswelle (26) angeordnet ist; der Elektromotor (19), die zwischen dem Elektromotor (19) und der Lenkwelle (18) eingekoppelte erste Getriebestufe (20) sowie optional zusätzlich auch die zwischen der Lenkwelle (18) und dem Lenkstockhebel (13) angeordnete zweite Getriebestufe (25) in dem Lenkgetriebegehäuse (17)

untergebracht sind; wobei ein vom Fahrer auf die Lenkwelle (18) aufgebrachtes

Handmoment mit dem Übersetzungsverhältnis der zweiten Getriebestufe (25) ins

Langsame übersetzt wird und ein vom Elektromotor (19) bereitgestelltes Hilfsmoment mit dem Übersetzungsverhältnis der ersten Getriebestufe (20) sowie mit dem

Übersetzungsverhältnis der zweiten Getriebestufe (25) ins Langsame übersetzt wird.