EP4294702A1 - Steuergerät für ein fahrzeug mit einer lenkvorrichtung, lenkvorrichtung und verfahren zum kühlen eines elektromotors für eine lenkvorrichtung - Google Patents

Steuergerät für ein fahrzeug mit einer lenkvorrichtung, lenkvorrichtung und verfahren zum kühlen eines elektromotors für eine lenkvorrichtung

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Publication number
EP4294702A1
EP4294702A1 EP22701388.5A EP22701388A EP4294702A1 EP 4294702 A1 EP4294702 A1 EP 4294702A1 EP 22701388 A EP22701388 A EP 22701388A EP 4294702 A1 EP4294702 A1 EP 4294702A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electric motor
working medium
steering device
pump
steering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP22701388.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Miller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP4294702A1 publication Critical patent/EP4294702A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/062—Details, component parts
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/065—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by specially adapted means for varying pressurised fluid supply based on need, e.g. on-demand, variable assist
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/062—Details, component parts

Definitions

  • the present approach relates to a control device for a vehicle with a steering device, a steering device and a method for cooling an electric motor for a steering device.
  • a recirculating ball steering gear can be operated by an external, unidirectional hydraulic pump, for example.
  • a connection between the pump and the steering gear can be made, for example, by external piping.
  • An external oil reservoir may also be required as an expansion tank.
  • the object of the present approach is to create an improved control device for a vehicle with a steering device, an improved steering device and an improved method for cooling an electric motor.
  • control unit having the features of device claim 1, by a steering device according to claim 3, by a method according to claim 12 and by a computer program according to claim 13.
  • a control device for a vehicle with a steering device which includes a pump device, a transmission device and the control device.
  • the pumping device has a pump for pumping a working medium to a first output connection or a second output connection of the pumping device and an electric motor for driving the pump, the electric motor being at least partially surrounded by the working medium and additionally or alternatively being flushed or capable of being flushed.
  • the transmission device has an input shaft that can be coupled to a steering wheel and an output shaft that can be coupled to a steering column arm, a transmission element that can be moved in a first direction and a second direction to transmit torque from the input shaft to the output shaft, and a first working medium connection and a second working medium connection, wherein the first working fluid port is connected to the first output port for moving the gear using the working fluid in the first direction; and the second working fluid port is connected to the second output port for moving the gear using the working fluid in the second direction.
  • the control device is designed to provide a motor signal to the electric motor for operating the electric motor in a normal operating phase of the steering device for cooling the electric motor.
  • the vehicle can be implemented, for example, as a commercial vehicle, for example as a truck, which is designed primarily to transport objects. Since such a vehicle can have a weight of several tons, the steering device that supports a steering movement of a driver of the vehicle is advantageous.
  • the pumping device can be designed, for example, to move the working medium through the steering device.
  • the working medium can be implemented as hydraulic oil, for example, which can be designed, for example, to carry away heat generated during operation of the electric motor.
  • the first output port and the second output port can be designed, for example, to output the working medium to a line system of the steering device.
  • the line system can be implemented, for example, in the form of hoses or pipes.
  • the transmission element can be designed to To transfer the driver's steering movement to a wheel axle of the vehicle, so that the wheels turn in the desired direction and so, for example, a direction of travel can be changed.
  • the control device can be part of the steering device, which provides corresponding signals, such as the motor signal, to the electric motor of the pump device in the normal operating phase. In this way, the electric motor can advantageously be cooled in such a way that, for example, damage caused by overheating can be avoided.
  • the normal operating phase can be, for example, an operating state in which the vehicle is in a driving process, but also in which a vehicle engine of the vehicle is running.
  • the control device can be designed to provide the motor signal as a signal that can cause a current flow through at least one motor winding of the electric motor, resulting in a rotation of a rotor of the electric motor.
  • the motor winding can also be referred to as a coil, for example, through which current can flow.
  • the rotor can advantageously be realized as a rotatable rotor disc which can rotate by means of a magnetic field. In this case, the magnetic field can arise, for example, as a result of the current flow flowing through the motor winding.
  • the current flow through the motor winding should therefore be strong enough to actually cause the rotor to rotate and not just heat up the lines of the rotor, which can be used, for example, to heat the working medium in an initial stage of operation of the steering device.
  • a steering device for a vehicle which has a pumping device with a pump for pumping a working medium to a first output port or a second output port of the pumping device and an electric motor for driving the pump, the electric motor being at least partially surrounded by the working medium and additionally or alternatively washed around.
  • the steering device has a transmission device, which has an input shaft that can be coupled to a steering wheel and an output shaft that can be coupled to a steering column arm, a transmission element that can be moved in a first direction and a second direction to transmit torque from the input shaft to the output shaft, and a first working medium connection and a having second working medium connection.
  • the first working medium port is connected to the first output port for moving the transmission element using the working medium in the first direction and the second working medium port is connected to the second output port for moving the transmission element using the working medium in the second direction.
  • the steering device has a control device in one of the aforementioned variants.
  • the steering device can be implemented in a vehicle, for example, as mentioned above.
  • the steering device can, for example, have the control unit in one of the variants presented above.
  • installation space within the vehicle can be used efficiently.
  • the electric motor can have a motor winding that can be surrounded by the working medium.
  • the working medium can flow around the motor winding in order to advantageously carry away heat given off by the motor winding and thereby cool the motor winding.
  • Direct contact of the working medium with lines of the motor winding or a housing of the motor winding of the electric motor is particularly favorable in order to be able to quickly and efficiently dissipate the heat generated during operation of the electric motor from the motor winding.
  • the pump and the electric motor can have a common shaft and be arranged in a common housing.
  • installation space can advantageously be saved, so that, for example, the pumping device can be realized in a smaller size.
  • the housing may include a channel for directing the working fluid from an inlet along an interior wall of the housing to the motor winding, where the channel may be shaped to direct the working fluid around the motor winding.
  • the working medium can emit the heat to be removed due to the arrangement of the channel on the inner wall of the housing and can thus cool down again, at least to some extent.
  • a rotor of the electric motor can have a plurality of permanent magnets, it being possible for adjacent permanent magnets to be spaced apart by slots for the passage of the working medium.
  • the working medium can flow through the slots into the channel in this way.
  • the slots can be shaped to convey the working medium as the rotor rotates.
  • a cooling process can start as soon as the rotor rotates, ie as soon as current flows through the motor winding, a magnetic field builds up and the permanent magnets are repelled by the magnetic field.
  • the pump may be formed as a bi-directional hydraulic pump.
  • the pump can advantageously pump the working medium in the first direction or the second direction, depending on the steering movement.
  • the steering device may further include a valve connected between the first output port and the second output port.
  • the valve can be formed, for example, in order to intervene in an emergency situation, for example, or to move the working medium during a warm-up phase, without the steering column lever being actuated as a result.
  • the electric motor cannot move the pitman arm when the valve is open.
  • a safety and maintenance function can be implemented by the valve.
  • the method includes a step of providing a motor signal to the electric motor of the steering device to operate the electric motor.
  • the method can be used in a commercial vehicle, for example.
  • This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control device in one of the aforementioned variants.
  • the step of a variant of the method presented here can be carried out, controlled or implemented in corresponding devices.
  • the task on which the approach is based can also be solved quickly and efficiently by this embodiment variant of the approach.
  • control unit can have at least one computing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the Actor and additionally or alternatively have at least one communication interface for reading or outputting data that are embedded in a communication protocol.
  • the arithmetic unit can be a signal processor, a microcontroller or the like, for example, while the storage unit can be a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit.
  • the communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and/or by wire, wherein a communication interface that can read in or output wire-bound data can, for example, read this data electrically or optically from a corresponding data transmission line or output it to a corresponding data transmission line.
  • control device controls a method for cooling an electric motor for a steering device.
  • control unit can, for example, access sensor signals such as an engine signal.
  • the control takes place via actuators such as a supply unit, which is designed to provide the motor signal.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle with a steering device and a control unit according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a pumping device according to an embodiment
  • FIG. 3 shows a flowchart of a method for cooling an electric motor for a steering device according to an embodiment.
  • the vehicle 100 can be implemented, for example, as a commercial vehicle that is designed to mainly transport objects. Since the vehicle 100 can weigh several tons, the vehicle 100 has the steering device 102 .
  • the steering device 102 is designed to support a steering operation of an occupant of the vehicle 100 .
  • the steering device 102 has a pump device 104 , a transmission device 106 and a control device 110 .
  • the steering device 102 has a valve 108 only as an option.
  • the pumping device 104 includes a pump 112 for pumping a working medium to a first output port 114 or a second output port 116 of the pumping device 104 and an electric motor 118 which is designed to drive the pump 112 .
  • the pump 112 can be implemented as a bidirectional hydraulic pump, for example.
  • the transmission device 106 has an input shaft 120 which can be coupled to a steering wheel and an input shaft 120 which can be coupled to a drop arm 122 Output shaft 124 on. Furthermore, the transmission device 106 has a transmission element 130 that is movable in a first direction 126 and a second direction 128 in order to transmit a torque from the input shaft 120 to the output shaft 124 .
  • Transmission device 106 also includes a first working medium port 132 and a second working medium port 134, with first working medium port 132 being connected to first output port 114 for moving transmission element 130 using the working medium in first direction 126, and second working medium port 134 for moving transmission element 130 is connected to the second output port 116 using the working fluid in the second direction 128 .
  • the steering device 102 also has the control unit 110 which is designed to provide a motor signal 140 to the electric motor 118 for operating the electric motor 118 in a normal operating phase of the steering device 102 for cooling the electric motor 118 .
  • the steering device 102 has the valve 108 which, according to this exemplary embodiment, is connected between the first output port 114 and the second output port 116 .
  • the valve 108 according to this exemplary embodiment has a first valve connection 136 and a second valve connection 138 .
  • the first valve port 136 is arranged between the first output port 114 and the first working medium port 132 .
  • the second valve connection 138 is arranged between the second output connection 116 and the second working medium connection 134 .
  • control unit 110 is optionally designed to provide motor signal 140 for operating electric motor 118 to electric motor 118 in the normal operating phase for moving steering column arm 122 and to provide valve closing signal 144 for closing valve 108 to valve 108.
  • control unit 110 is designed to provide a valve opening signal 142 to valve 108 in an emergency situation, for example, in order to open valve 108, thereby preventing a steering movement. This means that the valve 108 blocks a flow of the working medium in the normal operating phase, so that this according to this Exemplary embodiment is pumped through the transmission device 106 and transmits a steering direction 146 specified by the driver of the vehicle 100 via a steering rod 148 to the vehicle wheels 150 .
  • input shaft 120 is designed, for example, to introduce a torque into steering device 102 from a steering column (not shown here) of vehicle 100, to which input shaft 120 can be or is connected.
  • the torque introduced via the input shaft 120 can also be referred to as an input torque.
  • input shaft 120 is connected or mechanically coupled via the steering column of the steering system to a steering wheel, not shown here, of vehicle 100 .
  • the output shaft 124 according to this exemplary embodiment is designed to derive the torque from the steering device 102 or to output the torque to the steering column arm 122 .
  • the torque dissipated via the output shaft 124 may also be referred to as an output torque or an output force.
  • transmission element 130 is designed to mechanically transmit the torque from input shaft 120 to output shaft 124 and/or to convert the input torque into the output torque.
  • control unit 110 is designed to provide motor signal 140 as a signal that causes a current to flow through a motor winding of electric motor 118 , resulting in a rotation of a rotor of electric motor 118 .
  • control unit 110 is optionally designed to read in a temperature signal 152, for example, which indicates a temperature.
  • the temperature signal 152 is provided to the control unit 110 by a temperature sensor 154, such as a thermometer.
  • the temperature sensor 154 is implemented or can be implemented as part of the pump device 104 . Alternatively, the temperature sensor 154 can also be arranged elsewhere in the vehicle 100 .
  • the pumping device 104 also has an input connection 156 via which the pumping device 104 according to this Embodiment is connected to a storage vessel 158 for storing the working medium.
  • control unit 110 is also designed to activate the normal operating phase in response to a start signal 160, which indicates a cold start of vehicle 100, for example.
  • a possibility is presented to cool the electric motor 118 by means of oil circulation.
  • a vehicle for example a truck
  • an electro-hydraulically operating steering gear which is referred to here as a transmission device 106
  • the two ports of pumping device 104 which are referred to here as first output port 114 and second output port 116, are connected to transmission device 106, more precisely to at least one cylinder of a conventionally known steering gear.
  • the electric motor 118 driving the pump 112 is surrounded by the working medium of the storage vessel 158, which is also referred to as a storage vessel or expansion vessel.
  • the waste heat from the electric motor 118 is dissipated via the working medium, the electric motor 118 also being used for the oil circulation.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional illustration of a pumping device 104 according to an exemplary embodiment.
  • the pumping device 104 shown here can be similar to or correspond to the pumping device 104 described in FIG. 1 .
  • the pump 112 is arranged centrally in the pumping device 104 and is firmly connected to the electric motor 118 .
  • the pump 112 and the electric motor 118 are arranged in a housing 200 which encloses both the pump 112 and the electric motor 118, which have a common shaft.
  • the housing 200 according to this embodiment has a plurality of ribs 201 on an outer wall, which are formed in order to enhance a cooling effect. They are thus formed to enhance an increase in surface area of the case 200 to transmit the heat to the outside.
  • pump 112 On a side facing electric motor 118 , pump 112 is connected to a T-shaped coupling point of electric motor 118 in the manner of a cover.
  • a rotor 202 of the electric motor 118 is arranged on an axis 203 aligned perpendicular to the pump 112 .
  • the rotor 202 is in the form of a rotor disk, for example, which rotates around the pump 112 in the normal operating phase.
  • the rotor 202 in turn has a plurality of permanent magnets, with adjacent permanent magnets being spaced apart by slots 204 for the passage of the working medium.
  • the slots 204 are formed here in order to convey the working medium when the rotor 202 rotates.
  • the housing 200 has a channel 206 for conducting the working medium from an inlet along an inner wall of the housing 200 to a motor winding 208 (not shown here) of the electric motor 118 .
  • channel 206 is formed to direct the working fluid around motor winding 208 .
  • a flow direction of the working medium is illustrated here by the arrows 210 shown.
  • the pump 112 pumps the working medium from a pump outlet 212 through the channel 206 along a wall of the housing 200, where the working medium cools according to one embodiment, in the direction of the motor windings 208.
  • the working medium flows around the motor winding 208 around and through the slots 204 in the direction of the housing wall up to the pump outlet 212, for example by a heat exchanger 214.
  • a magnetic field is created in the normal operating phase.
  • the majority of the permanent magnets are repelled by the magnetic field due to their polarity, so that the rotatable rotor 202 rotates.
  • the working medium is circulated, which in turn transports away the heat generated by the electric motor 118 in the normal operating phase.
  • the heat exchanger 214 is designed to enable an even higher heat removal through the working medium flowing past this heat exchanger 214 and thus to support the cooling process.
  • the approach described here is presented.
  • the passage 206 directs the heated working fluid along an entire inner wall of the cylindrically shaped housing 200 and cools.
  • the working medium flows around the motor winding 208 and cools it.
  • the slots 204 between the rotating permanent magnets on the rotor 202 serve as a drive for the oil circulation, so that they show the function of a circulation pump.
  • FIG. 3 shows a flow chart of a method 300 for cooling an electric motor for a steering device according to an exemplary embodiment.
  • the steering device can correspond to the steering device described in FIG. 1 and accordingly have a pump device as described in FIG.
  • the method 300 is thus designed to control the pump device.
  • Method 300 creates the possibility of using the working medium for cooling the electric motor.
  • the method 300 comprises a step 302 of providing the motor signal to the electric motor of the steering device in order to operate the electric motor.
  • an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this should be read in such a way that the embodiment according to one embodiment includes both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first Feature or has only the second feature.

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Abstract

Es wird ein Steuergerät (110) für ein Fahrzeug (100) mit einer Lenkvorrichtung (102)vorgestellt, das eine Pumpeinrichtung (104), die eine Pumpe (112) und einen Elektromotor (118) umfasst, einer Getriebeeinrichtung (106) und dem Steuergerät (110) umfasst. Das Steuergerät ist ausgebildet, um in einer Normalbetriebphase der Lenkvorrichtung (102) zum Kühlen des Elektromotors (118) ein Motorsignal (140) zum Betreiben des Elektromotors (118) an den Elektromotor (118) bereitzustellen.

Description

BESCHREIBUNG
Steuergerät für ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung, Lenkvorrichtung und Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung
Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf ein Steuergerät für ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung, eine Lenkvorrichtung und ein Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung.
Bei Lenksystemen von Fahrzeugen, insbesondere bei Vorderachslenksystemen, auch Hilfskraftlenkung genannt, von mittleren und schweren Nutzkraftwagen, kann zum Beispiel ein Kugelumlauf-Lenkgetriebe durch eine externe, unidirektionale hydraulische Pumpe betrieben werden. Eine Verbindung zwischen Pumpe und Lenkgetriebe kann beispielsweise durch eine externe Verrohrung erfolgen. Zusätzlich kann ein externes Ölreservoir als Ausgleichsbehälter erfoderlich sein. Somit können einzelne Komponenten eines solchen Lenksystems im Fahrzeug verteilt angeordnet sein.
Die DE 202019 101 522 U1 offenbart eine entsprechende Lenkunterstützungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzkraftfahrzeug.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe des vorliegenden Ansatzes ein verbessertes Steuergerät für ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung, eine verbesserte Lenkvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 1 , durch eine Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, durch ein Verfahren nach Anspruch 12 und durch ein Computerprogramm nach Anspruch 13 gelöst.
Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein für die Komponenten der Lenkeinrichtung erforderlicher Bauraum verkleinert werden kann. Daher wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung vorgestellt, die eine Pumpeinrichtung, eine Getriebeeinrichtung und das Steuergerät umfasst. Die Pumpeinrichtung weist eine Pumpe zum Pumpen eines Arbeitsmediums zu einem ersten Ausgabeanschluss oder einem zweiten Ausgabeanschluss der Pumpeinrichtung und einen Elektromotor zum Antreiben der Pumpe auf, wobei der Elektromotor zumindest teilweise von dem Arbeitsmedium umgeben und zusätzlich oder alternativ umspült oder umspülbar ist. Die Getriebeeinrichtung weist eine mit einem Lenkrad koppelbare Eingangswelle und eine mit einem Lenkstockhebel koppelbare Ausgangswelle, ein zum Übertragen eines Drehmoments von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle in eine erste Richtung und eine zweite Richtung beweglichen Getriebeelement, und einen ersten Arbeitsmediumanschluss und einen zweiten Arbeitsmediumanschluss auf, wobei der erste Arbeitsmediumanschluss zum Bewegen des Getriebeelements unter Verwendung des Arbeitsmediums in die erste Richtung mit dem ersten Ausgabeanschluss verbunden ist und der zweite Arbeitsmediumanschluss zum Bewegen des Getriebeelements unter Verwendung des Arbeitsmediums in die zweite Richtung mit dem zweiten Ausgabeanschluss verbunden ist. Dabei ist das Steuergerät ausgebildet, um in einer Normalbetriebphase der Lenkvorrichtung zum Kühlen des Elektromotors ein Motorsignal an den Elektromotor zum Betreiben des Elektromotors bereitzustellen.
Das Fahrzeug kann beispielsweise als ein Nutzfahrzeug, beispielsweise als Lastkraftwagen realisiert sein, das ausgbildet ist, um primär Gegenstände zu transportieren. Da ein solches Fahrzeug ein Gewicht von mehreren Tonnen aufweisen kann, ist die Lenkvorrichtung von Vorteil, die eine Lenkbewegung eines Fahrers des Fahrzeugs unterstützt. Die Pumpeinrichtung kann beispielsweise ausgebildet sein, um das Arbeitsmedium durch die Lenkvorrichtung zu bewegen. Das Arbeitsmedium kann dabei beispielsweise als Hydrauliköl realisiert sein, das beispielsweise ausgebildet sein kann, um eine im Betrieb des Elektromotors entstehende Wärme abzutransportieren. Der erste Ausgabeanschluss und der zweite Ausgabeanschluss können beispielsweise ausgebildet sein, um das Arbeitsmedium an ein Leitungssystem der Lenkvorrichtung auszugeben. Das Leitungssystem kann dabei beispielsweise in Form von Schläuchen oder Rohren realisiert sein. Das Getriebeelement kann ausgebildet sein, um die Lenkbewegung des Fahrers an eine Radachse des Fahrzeugs zu übertragen, damit die Räder sich in die gewünschte Richtung drehen und so beispielsweise eine Fahrtrichtung veränderbar ist. Das Steuergerät kann Teil der Lenkvorrichtung sein, die entsprechende Signale, wie beispielsweise das Motorsignal, an den Elektromotor der Pumpeinrichtung in der Normalbetriebsphase bereitstellt. Vorteilhafterweise kann dadurch der Elektromotor so gekühlt werden, dass beispielsweise Schäden durch Überhitzung vermieden werden können. Die Normalbetriebsphase kann beispielsweise ein Betriebszustand sein, in dem sich das Fahrzeug in einem Fahrvorgang befindet, aber auch, in dem ein Fahrzeugmotor des Fahrzeugs läuft.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Steuergerät ausgebildet sein, um das Motorsignal als ein Signal bereitzustellen, dass einen Stromfluss durch zumindest eine Motorwicklung des Elektromotors bewirken kann, aus dem eine Drehung eines Rotors des Elektromotors resultiert. Die Motorwicklung kann beispielsweise auch als Spule bezeichnet werden, durch die Strom fließen kann. Der Rotor kann vorteilhafterweise als eine drehbare Rotorscheibe realisiert sein, die sich mittels eines Magnetfeldes drehen kann. Das Magnetfeld kann dabei beispielsweise durch den durch die Motorwicklung fließenden Stromfluss entstehen. Der Strolmfluss durch die Motorwicklung sollte daher so stark sein, dass auch tatsächlich eine Drehung des Rotors bewirkt wird und nicht nur eine Erwärmung der Leitungen des Rotors erfolgt, die beispielsweise zur Erhitzung des Arbeitsmediums in einem Anfangsstadium des Betriebs der Lenkvorrichtung verwendet werden kann.
Es wird weiterhin ein Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug vorgestellt, die eine Pumpeinrichtung mit einer Pumpe zum Pumpen eines Arbeitsmediums zu einem ersten Ausgabeanschluss oder einem zweiten Ausgabeanschluss der Pumpeinrichtung und einem Elektromotor zum Antreiben der Pumpe aufweist, wobei der Elektromotor zumindest teilweise von dem Arbeitsmedium umgeben und zusätzlich oder alternativ umspült ist. Weiterhin weist die Lenkvorrichtung eine Getriebeeinrichtung auf, die eine mit einem Lenkrad koppelbare Eingangswelle und eine mit einem Lenkstockhebel koppelbare Ausgangswelle, ein zum Übertragen eines Drehmoments von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle in eine erste Richtung und eine zweite Richtung bewegliches Getriebeelement und einen ersten Arbeitsmediumanschluss und einen zweiten Arbeitsmediumanschluss aufweist. Dabei ist der erste Arbeitsmediumanschluss zum Bewegen des Getriebeelements unter Verwendung des Arbeitsmediums in die erste Richtung mit dem ersten Ausgabeanschluss verbunden und der zweite Arbeitsmediumanschluss zum Bewegen des Getriebeelements unter Verwendung des Arbeitsmediums in die zweite Richtung mit dem zweiten Ausgabeanschluss verbunden. Ferner weist die Lenkvorrichtung ein Steuergerät in einer der zuvor genannten Varianten auf.
Die Lenkvorrichtung ist beispielsweise in einem Fahrzeug realisierbar, wie es zuvor genannt wurde. Die Lenkvorrichtung kann beispielsweise das Steuergerät in einer der zuvor vorgestellten Varianten aufweisen. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Bauraum innerhalb des Fahrzeugs effizient genutzt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Elektromotor eine Motorwicklung aufweisen, die von dem Arbeitsmedium umgeben sein kann. Das bedeutet, dass beispielsweise das Arbeitsmedium um die Motorwicklung herum fließen kann, um vorteilhafterweise eine von der Motorwicklung abgegebene Wärme abzutransportieren und um dadurch die Motorwicklung zu kühlen. Besonder günstig ist hierbei ein direkter Kontakt des Arbeitsmediums mit Leitungen der Motorwicklung oder eines Gehäuses der Motorwicklung des Elektromotors, um die beim Betrieb des Elekromotors generierte Wärme schnell und effizient von der Motorwicklung abführen zu können.
Gemäß einer Ausführungsform können die Pumpe und der Elektromotor eine gemeinsame Welle aufweisen und in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Dadurch kann vorteilhafterweise Bauraum eingespart werden, sodass beispielsweise die Pumpeinrichtung verkleinert realisierbar ist.
Das Gehäuse kann einen Kanal zum Leiten des Arbeitsmediums von einem Einlass entlang einer Innenwand des Gehäuses zu der Motorwicklung aufweisen, wobei der Kanal ausgeformt sein kann, um das Arbeitsmedium um die Motorwicklung herum zu leiten. Vorteilhafterweise kann das Arbeitsmedium durch die Anordnung des Kanals an der Innenwand des Gehäuses die abzutransportierende Wärme abgeben und somit erneut zumindest ein Stück weit auskühlen. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Rotor des Elektromotors eine Mehrzahl von Dauermagneten aufweisen, wobei einander benachbarte Dauermagnete durch Schlitze zum Durchleiten des Arbeitsmediums beabstandet sein können. Vorteilhafterweise kann das Arbeitsmedium auf diese Weise durch die Schlitze in den Kanal fließen.
Gemäß einer Ausführungsform können die Schlitze ausgeformt sein, um das Arbeitsmedium bei einer Drehung des Rotors zu fördern. Vorteilhafterweise kann ein Kühlvorgang dadurch beginnen, sobald der Rotor sich dreht, das bedeutet sobald Strom durch die Motorwicklung fließt, sich ein Magnetfeld aufbaut und die Dauermagneten von dem Magnetfeld abgestoßen werden.
Die Pumpe kann gemäß einer Ausführungsform als eine bidirektionale Hydraulikpumpe ausgeformt sein. Vorteilhafterweise kann die Pumpe dadurch das Arbeitsmedium je nach Lenkbewegung in die erste Richtung oder die zweite Richtung pumpen.
Die Lenkvorrichtung kann weiterhin ein Ventil aufweisen, das zwischen den ersten Ausgabeanschluss und den zweiten Ausgabeanschluss geschaltet ist. Das Ventil kann beispielsweise ausgeformt sein, um beispielsweise in einer Notfallsituation einzugreifen oder bei einer Aufwärmphase des Arbeitsmediums dieses zu bewegen, ohne dass hierdurch eine Betätigung des Lenkstockhebels erfolgt.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Elektromotor den Lenkstockhebel nicht bewegen, wenn das Ventil offen ist. Hierdurch kann eine Sicherheits- und Wartungsfunktion durch das Venitl realisiert werden.
Ferner wird ein Verfahren zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung in einer der zuvor genannten Varianten vorgestellt. Das Verfahren umfasst dabei einen Schritt des Bereitstellens eines Motorsignals an den Elektromotor der Lenkvorrichtung zum Betreiben des Elektromotors.
Das Verfahren kann dem entsprechend in beispielsweise einem Nutzfahrzeug verwendet werden. Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät in einer der zuvor genannten Varianten implementiert sein. Dabei kann der Schritt einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchgeführt, angesteuert bzw. umgesetzt werden. Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und zusätzlich oder alternativ zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einiesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einiesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung eines Verfahrens zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie ein Motorsignal zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie eine Bereitstelleinheit, die ausgebildet ist, um das Motorsignal bereitzustellen. Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes werden in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Lenkvorrichtung und einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Pumpeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einer Lenkvorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 100 ist beispielsweise als Nutzfahrzeug realisierbar, das ausgebildet ist, um hauptsächlich Gegenstände zu transportieren. Da das Fahrzeug 100 mehrere Tonnen schwer sein kann, weist das Fahrzeug 100 die Lenkvorrichtung 102 auf. Die Lenkvorrichtung 102 ist ausgebildet, um einen Lenkvorgang eines Insassen des Fahrzeugs 100 zu unterstützen. Die Lenkvorrichtung 102 weist dazu eine Pumpeinrichtung 104, eine Getriebeeinrichtung 106 und ein Steuergerät 110 auf. Lediglich optional weist die Lenkvorrichtung 102 ein Ventil 108 auf.
Die Pumpeinrichtung 104 umfasst eine Pumpe 112 zum Pumpen eines Arbeitsmediums zu einem ersten Ausgabeanschluss 114 oder einem zweiten Ausgabeanschluss 116 der Pumpeinrichtung 104 und einen Elektromotor 118, der ausgebildet ist, um die Pumpe 112 anzutreiben. Die Pumpe 112 ist beispielsweise als eine bidirektionale Hydraulikpumpe realisierbar. Die Getriebeeinrichtung 106 weist eine mit einem Lenkrad koppelbaren Eingangswelle 120 und einer mit einem Lenkstockhebel 122 koppelbaren Ausgangswelle 124 auf. Weiterhin weist die Getriebeeinrichtung 106 einen zum Übertragen eines Drehmoments von der Eingangswelle 120 auf die Ausgangswelle 124 in eine erste Richtung 126 und eine zweite Richtung 128 bewegliches Getriebeelement 130 auf. Ferner umfasst die Getriebeeinrichtung 106 einen ersten Arbeitsmediumanschluss 132 und einen zweiten Arbeitsmediumanschluss 134, wobei der erste Arbeitsmediumanschluss 132 zum Bewegen des Getriebeelements 130 unter Verwendung des Arbeitsmediums in die erste Richtung 126 mit dem ersten Ausgabeanschluss 114 verbunden ist und der zweite Arbeitsmediumanschluss 134 zum Bewegen des Getriebeelements 130 unter Verwendung des Arbeitsmediums in die zweite Richtung 128 mit dem zweiten Ausgabeanschluss 116 verbunden ist. Die Lenkvorrichtung 102 weist außerdem das Steuergerät 110 auf, das ausgebildet ist, um in einer Normalbetriebphase der Lenkvorrichtung 102 zum Kühlen des Elektromotors 118 ein Motorsignal 140 an den Elektromotor 118 zum Betreiben des Elektromotors 118 bereitzustellen.
Optional weist die Lenkvorrichtung 102 das Ventil 108 auf, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwischen den ersten Ausgabeanschluss 114 und den zweiten Ausgabeanschluss 116 geschaltet ist. Das bedeutet, dass das Ventil 108 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Ventilanschluss 136 und einen zweiten Ventilanschluss 138 aufweist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Ventilanschluss 136 zwischen dem ersten Ausgabeanschluss 114 und dem ersten Arbeitsmediumanschluss 132 angeordnet. Analog dazu ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel der zweite Ventilanschluss 138 zwischen dem zweiten Ausgabeanschluss 116 und dem zweiten Arbeitsmediumanschluss 134 angeordnet. Optional ist das Steuergerät 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um in der Normalbetriebphase zum Bewegen des Lenkstockhebels 122 das Motorsignal 140 zum Betreiben des Elektromotors 118 an den Elektromotor 118 bereitzustellen und ein Ventilschließsignal 144 zum Schließen des Ventils 108 an das Ventil 108 bereitzustellen. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 110 ausgebildet, um beispielsweise in einer Notsituation ein Ventilöffnungssignal 142 an das Ventil 108 bereitzustellen, um das Ventil 108 zu öffnen, wodurch eine Lenkbewegung verhindert wird. Das bedeutet, dass das Ventil 108 in der Normalbetriebphase einen Durchfluss des Arbeitsmediums blockiert, sodass dieses gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch die Getriebeeinrichtung 106 gepumpt wird und eine vom Fahrer des Fahrzeugs 100 vorgegebene Lenkrichtung 146 über eine Lenkstange 148 an Fahrzeugräder 150 überträgt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Eingangswelle 120 ausgebildet, um beispielsweise ein Drehmoment von einer hier nicht dargestellten Lenksäule des Fahrzeugs 100, mit welcher die Eingangswelle 120 verbindbar oder verbunden ist, in die Lenkvorrichtung 102 einzuleiten. Das über die Eingangswelle 120 eingeleitete Drehmoment kann auch als ein Eingangsdrehmoment bezeichnet werden. Die Eingangswelle 120 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel über die Lenksäule des Lenksystems mit einem hier nicht dargestellten Lenkrad des Fahrzeugs 100 verbunden bzw. mechanisch gekoppelt. Die Ausgangswelle 124 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Drehmoment aus der Lenkvorrichtung 102 auszuleiten, bzw. um das Drehmoment an den Lenkstockhebel 122 auszugeben. Das über die Ausgangswelle 124 ausgeleitete Drehmoment kann auch als ein Ausgangsdrehmoment oder eine Ausgangskraft bezeichnet werden. Das Getriebeelement 130 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Drehmoment von der Eingangswelle 120 mechanisch auf die Ausgangswelle 124 zu übertragen und/oder um das Eingangsdrehmoment in das Ausgangsdrehmoment umzusetzen.
Weiterhin ist das Steuergerät 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Motorsignal 140 als ein Signal bereitzustellen, dass einen Stromfluss durch eine Motorwicklung des Elektromotors 118 bewirkt, aus dem eine Drehung eines Rotors des Elektromotors 118 resultiert. Das Steuergerät 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel optional ausgebildet, um beispielsweise ein Temperatursignal 152 einzulesen, das eine Temperatur anzeigt. Das Temperatursignal 152 wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel von einem Temperatursensor 154, wie beispielsweise einem Thermometer an das Steuergerät 110 bereitgestellt. Der Temperatursensor 154 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Teil der Pumpeinrichtung 104 realisiert oder realisierbar. Alternativ ist der Temperatursensor 154 auch anderweitig in dem Fahrzeug 100 anordenbar. Optional weist die Pumpeinrichtung 104 weiterhin einen Eingangsanschluss 156 auf, über den die Pumpeinrichtung 104 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem Vorratsgefäß 158 zum Bevorraten des Arbeitsmediums verbunden ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 110 ferner ausgebildet, um die Normalbetriebphase ansprechend auf ein Startsignal 160 zu aktivieren, das beispielsweise einen Kaltstart des Fahrzeugs 100 anzeigt.
In anderen Worten wird eine Möglichkeit vorgestellt, um den Elektromotor 118 mittels Ölumwälzung zu kühlen. Das bedeutet, dass für eine Anwendung zur Lenkung eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Lastkraftwagens, beispielsweise ein elektro hydraulisch arbeitendes Lenkgetriebe, das hier als Getriebeeinrichtung 106 bezeichnet wird, über eine bidirektional arbeitende Pumpeinrichtung 104 mit beispielsweise einer Hydraulikpumpe angesteuert wird. Die beiden Anschlüsse der Pumpeinrichtung 104, die hier als erster Ausgabeanschluss 114 und zweiter Ausgabeanschluss 116 bezeichnet werden, sind mit der Getriebeeinrichtung 106, genauer gesagt mit zumindest einem Zylinder eines klassischen bekannten Lenkgetriebes, verbunden. Der die Pumpe 112 antreibende Elektromotor 118 ist von dem Arbeitsmedium des Vorratsgefäßes 158, das auch als Vorratsbehälter oder Ausdehnungsgefäß bezeichnet wird, umgeben. Die Abwärme des Elektromotors 118 wird dabei über das Arbeitsmedium abgeführt, wobei der Elektromotor 118 für die Ölumwälzung mitbenutzt wird.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Pumpeinrichtung 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Pumpeinrichtung 104 kann der in Fig. 1 beschriebenen Pumpeinrichtung 104 ähneln oder entsprechen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 112 mittig in der Pumpeinrichtung 104 angeordnet und mit dem Elektromotor 118 fest verbunden. Die Pumpe 112 und der Elektromotor 118 sind dabei in einem Gehäuse 200 angeordnet, das sowohl die Pumpe 112 als auch den Elektromotor 118 umschließt, die eine gemeinsame Welle aufweisen. Das Gehäuse 200 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel an einer Außenwand eine Mehrzahl von Rippen 201 auf, die ausgebildet sind, um einen Kühlungseffekt zu verstärken. Sie sind folglich ausgebildet, um eine Vergrößerung einer Oberfläche des Gehäuses 200 zu verbessern, um die Wärme an die Umgebung zu übertragen.
An einer dem Elektromotor 118 zugewandten Seite ist die Pumpe 112 deckelartig mit einer T-förmigen Koppelstelle des Elektromotors 118 verbunden. An dieser Koppelstelle ist ein Rotor 202 des Elektromotors 118 auf einer senkrecht zu der Pumpe 112 ausgerichteten Achse 203 angeordnet. Der Rotor 202 ist dabei beispielsweise als eine Rotorscheibe ausgeformt, die sich in der Normalbetriebphase um die Pumpe 112 dreht. Der Rotor 202 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel wiederum eine Mehrzahl von Dauermagneten auf, wobei einander benachbarte Dauermagnete durch Schlitze 204 zum Durchleiten des Arbeitsmediums beabstandet sind. Die Schlitze 204 sind dabei ausgeformt, um das Arbeitsmedium bei einer Drehung des Rotors 202 zu fördern. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 200 einen Kanal 206 zum Leiten des Arbeitsmediums von einem Einlass entlang einer Innenwand des Gehäuses 200 zu einer hier nicht dargestellten Motorwicklung 208 des Elektromotors 118 auf. Dabei ist der Kanal 206 ausgeformt, um das Arbeitsmedium um die Motorwicklung 208 herum zu leiten. Eine Fließrichtung des Arbeitsmediums wird dabei durch die abgebildeten Pfeile 210 verdeutlicht. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird dadurch ebenfalls verdeutlicht, dass die Motorwicklung 208 von dem Arbeitsmedium umgeben ist, um beispielsweise eine gute Wärmekopplung zu ermöglichen. Zusammengefasst pumpt die Pumpe 112 das Arbeitsmedium ausgehend von einem Pumpenausgang 212 durch den Kanal 206 entlang einer Wand des Gehäuses 200, wo das Arbeitsmedium gemäß einem Ausführungsbeispiel abkühlt, in Richtung der Motorwicklungen 208. Von dort aus fließt das Arbeitsmedium gemäß diesem Ausführungsbeispiel um die Motorwicklung 208 herum und durch die Schlitze 204 in Richtung Gehäusewand bis hin zum Pumpenausgang 212 durch beispielsweise einen Wärmetauscher 214. Indem die Motorwicklung 208 bestromt wird, entsteht ind er Normalbetriebphase ein Magnetfeld. Die Mehrzahl der Dauermagnete werden aufgrund ihrer Polung von dem Magnetfeld abgestoßen, sodass sich der drehbare Rotor 202 dreht. Auf diese Weise findet gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Umwälzung des Arbeitsmediums statt, durch die wiederum die in der Normalbetriebphase entstehende Wärme des Elektromotors 118 abtransportiert wird. Der Wärmetauscher 214 ist ausgebildet, um durch das an diesem Wärmetauscher 214 vorbeifließende Arbeitsmedium einen noch höheren Wärmeabtransport zu ermöglichen und somit um den Kühlprozess zu unterstützen.
Da durch eine Integration des Elektromotors 118 innerhalb der Pumpeinrichtung 104 nur eingeschränkte Kühlmöglichkeiten der Pumpe 112 und des Elektromotors 118 bestehen, wird der hier beschriebene Ansatz vorgestellt. Durch eine Lagerung des Elektromotors 118 in dem Arbeitsmediumwird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Kühlleistung deutlich gesteigert. Durch Pumpen des Arbeitsmediums von dem Wärmetauscher 214 nahe der Pumpe 112 ausgehend leitet der Kanal 206 das erhitzte Arbeitsmedium entlang einer gesamten Innenwand des zylindrisch ausgeformten Gehäuses 200 und kühlt ab. Auf seinem weiteren Weg umfließt das Arbeitsmedium die Motorwicklung 208 und kühlt diese. Die Schlitze 204 zwischen den rotierenden Dauermagneten an dem Rotor 202 dienen gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Antrieb für die Ölumwälzung, sodass sie die Funktion einer Umwälzpumpe aufzeigen.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Kühlen eines Elektromotors für eine Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Lenkvorrichtung kann der in Fig. 1 beschriebenen Lenkvorrichtung entsprechen und dem entsprechend eine Pumpeinrichtung aufweise, wie sie in Fig. 2 beschrieben wurde. Das Verfahren 300 ist also ausgebildet, um die Pumpeinrichtung anzusteuern. Durch das Verfahren 300 wird eine Möglichkeit geschaffen, das Arbeitsmedium für die Kühlung des Elektromotors zu verwenden. Das Verfahren 300 umfasst dazu einen Schritt 302 des Bereitstellens des Motorsignals an den Elektromotor der Lenkvorrichtung zum Betreiben des Elektromotors.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einerweiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Fahrzeug
102 Lenkvorrichtung
104 Pumpeinrichtung
106 Getriebeeinrichtung
108 Ventil
110 Steuergerät
112 Pumpe
114 erster Ausgabeanschluss
116 zweiter Ausgabeanschluss
118 Elektromotor
120 Eingangswelle
122 Lenkstockhebel
124 Ausgangswelle
126 erste Richtung
128 zweite Richtung
130 Getriebeelement
132 erster Arbeitsmediumanschluss
134 zweiter Arbeitsmediumanschluss
136 erster Ventilanschluss
138 zweiter Ventilanschluss
140 Motorsignal
142 Ventilöffnungssignal
144 Ventilschließsignal
146 Lenkrichtung
148 Lenkstange
150 Fahrzeugräder
152 Temperatursignal
154 Temperatursensor
156 Eingangsanschluss
158 Vorratsgefäß
160 Startsignal Gehäuse
Rippen
Rotor
Achse
Schlitz
Kanal
Motorwicklung
Pfeil
Pumpenausgang
Wärmetauscher
Verfahren
Schritt des Bereitstellens eines Motorsignals

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ein Steuergerät (110) für ein Fahrzeug (100) mit einer Lenkvorrichtung (102) mit einer Pumpeinrichtung (104) mit einer Pumpe (112) zum Pumpen eines Arbeitsmediums zu einem ersten Ausgabeanschluss (114) oder einem zweiten Ausgabeanschluss (116) der Pumpeinrichtung (104) und einem Elektromotor (118) zum Antreiben der Pumpe (112), wobei der Elektromotor (118) zumindest teilweise von dem Arbeitsmedium umgeben und/oder umspült oder umspülbar ist und einer Getriebeeinrichtung (106) mit einer mit einem Lenkrad koppelbaren Eingangswelle (120) und einer mit einem Lenkstockhebel (122) koppelbaren Ausgangswelle (124), einem zum Übertragen eines Drehmoments von der Eingangswelle (120) auf die Ausgangswelle (124) in eine erste Richtung (126) und eine zweite Richtung (128) beweglichen Getriebeelement (130), und einem ersten Arbeitsmediumanschluss (132) und einem zweiten Arbeitsmediumanschluss (134), wobei der erste Arbeitsmediumanschluss (132) zum Bewegen des Getriebeelements (130) unter Verwendung des Arbeitsmediums in die erste Richtung (126) mit dem ersten Ausgabeanschluss (114) verbunden ist und der zweite Arbeitsmediumanschluss (134) zum Bewegen des Getriebeelements (130) unter Verwendung des Arbeitsmediums in die zweite Richtung (128) mit dem zweiten Ausgabeanschluss (116) verbunden ist, wobei das Steuergerät (110) ausgebildet ist, um in einer Normalbetriebphase der Lenkvorrichtung (102) zum Kühlen des Elektromotors (118) ein Motorsignal (140) an den Elektromotor (118) zum Betreiben des Elektromotors (118) bereitzustellen.
2. Steuergerät (110) gemäß Anspruch 1, das ausgebildet ist, um das Motorsignal (140) als ein Signal bereitzustellen, dass einen Stromfluss durch zumindest eine Motorwicklung (208) des Elektromotors (118) bewirkt, aus dem eine Drehung eines Rotors (202) des Elektromotors (118) resultiert.
3. Lenkvorrichtung (102) für ein Fahrzeug (100), wobei die Lenkvorrichtung (102) die folgenden Merkmale aufweist: eine Pumpeinrichtung (104) mit einer Pumpe (112) zum Pumpen eines Arbeitsmediums zu einem ersten Ausgabeanschluss (114) oder einem zweiten Ausgabeanschluss (116) der Pumpeinrichtung (104) und einem Elektromotor (118) zum Antreiben der Pumpe (112), wobei der Elektromotor (118) zumindest teilweise von dem Arbeitsmedium umgeben und/oder umspült oder umspülbar ist; eine Getriebeeinrichtung (106) mit einer mit einem Lenkrad koppelbaren Eingangswelle (120) und einer mit einem Lenkstockhebel (122) koppelbaren Ausgangswelle (124), einem zum Übertragen eines Drehmoments von der Eingangswelle (120) auf die Ausgangswelle (124) in eine erste Richtung (126) und eine zweite Richtung (128) beweglichen Getriebeelement (130), und einem ersten Arbeitsmediumanschluss (132) und einem zweiten Arbeitsmediumanschluss (134), wobei der erste Arbeitsmediumanschluss (132) zum Bewegen des Getriebeelements (130) unter Verwendung des Arbeitsmediums in die erste Richtung (126) mit dem ersten Ausgabeanschluss (114) verbunden ist und der zweite Arbeitsmediumanschluss (134) zum Bewegen des Getriebeelements (130) unter Verwendung des Arbeitsmediums in die zweite Richtung (128) mit dem zweiten Ausgabeanschluss (116) verbunden ist; und ein Steuergerät (110) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
4. Lenkvorrichtung (102) gemäß Anspruch 3, wobei eine Motorwicklung (208) des Elektromotors (118) von dem Arbeitsmedium umgeben und/oder oder umspülbar ist.
5. Lenkvorrichtung (102) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Pumpe (112) und der Elektromotor (118) eine gemeinsame Welle aufweisen und/oder in einem gemeinsamen Gehäuse (200) angeordnet sind.
6. Lenkvorrichtung (102) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Gehäuse (200) einen Kanal (206) zum Leiten des Arbeitsmediums von einem Einlass entlang einer Innenwand des Gehäuses (200) zu der Motorwicklung (208) aufweist, und wobei der Kanal (206) ausgeformt ist, um das Arbeitsmedium um die Motorwicklung (208) herum zu leiten.
7. Lenkvorrichtung (102) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei ein Rotor (202) des Elektromotors (118) eine Mehrzahl von Dauermagneten aufweist, insbesondere wobei einander benachbarte Dauermagnete durch Schlitze (204) zum Durchleiten des Arbeitsmediums beabstandet sind.
8. Lenkvorrichtung (102) gemäß Anspruch 7, wobei die Schlitze (204) ausgeformt sind, um das Arbeitsmedium bei einer Drehung des Rotors (202) zu fördern.
9. Lenkvorrichtung (102) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Pumpe (112) als eine bidirektionale Hydraulikpumpe ausgeformt ist.
10. Lenkvorrichtung (102) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, mit einem Ventil (108), das zwischen den ersten Ausgabeanschluss (114) und den zweiten Ausgabeanschluss (116) geschaltet ist.
11. Lenkvorrichtung (102) gemäß Anspruch 10, wobei der Elektromotor (118) ausgebiildet ist, um den Lenkstockhebel (122) nicht zu bewegen, wenn das Ventil (108) offen ist.
12. Verfahren (300) zum Kühlen eines Elektromotors (118) für eine Lenkvorrichtung (102) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 11 , wobei das Verfahren (300) den folgenden Schritt umfasst:
- Bereitstellen (302) eines Motorsignals (140) an den Elektromotor (118) der Lenkvorrichtung (102) zum Betreiben des Elektromotors (118).
13. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren (300) gemäß Anspruch 12 auszuführen und/oder anzusteuern.
14. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.
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