SE530430C2 - Rattaxel för en ratt med stillastående rattnav och hjälpkraftkälla - Google Patents

Description

25 30 530 430 Från den franska patentansökan FR 2 815 318 Bl och de korresponderande publikationerna EP 1 199 243 Al och JP 2002 178 932 A är redan ett stillastående rattiiav känt. Rattkransen på denna ratt är med hjälp av ekrar förbunden med en koncentriskt kring mittpunkten på det stillastående rattnavet anordnad ring med innerkuggning, som kuggar i med ett däri liggande kugghjul, som överför rattkransens vridrörelse till en rattdrevaxel.

Principberoende sker härvid en utväxling av rattkrarisens vridrörelse till en snabbare vridrörelse, varigenom insatsen av för övrigt identiska rattaxlar och/eller rattdrev vid fordon med och utan stillastående rattnav inte är möjlig vid likadana styrförhållanden.

Dessutom är den för en kabelgenomföring till det stillastående rattnavet till förfogande stående platsen rätt begränsad, varigenom svårigheter kan fås vid monteringen av kablar med tidigare monterade stickkontakter. i Likaså principberoende fås vid denna lösning en förskjutning mellan mittpunkten på rattkransen och rattdrevaxeln. Ett hjälplcraftunderstöd för styrningen kan på grund HV dö ändå trånga platsförhållandena och anordningen av rattnavdrevets komponenter inte integreras, utan måste exempelvis sättas fast i rattdrevaxelns fortsatta förlopp. Detta förutsätter på grund av den ringa vridhastigheten för denna axel ett motsvarande högt vridmoment, som ska ledas in i rattdrevaxeln, varigenom ett mellandrev regelmässigt blir nödvändigt, vilket förorsakar ytterligare kostnader och vikt och kräver byggutrylnmß- Från den franska patentansökan FR 2 827 561 B1 är en ratt känd, vid vilken vridrörelsen för en rattkrans överförs genom en röraxel till ett kugghjul. I röraxeln är en stillastående axel lagrad, som bär rattnavet, vilken å sin sida har en borrning, genom Vílkfifl till exempel kabel kan ledas till det stillastående rattnavet. Röraxelns kugghjul kuggar i med kugghjulet på en mellanaxel, vars andra kugghjul kuggari med ett kugghjul på den egentliga rattaxeln. Rattaxeln är därvid koaxialt anordnad till röraxeln. Med en sådan konstruktion är det möjligt att uppnå en efter vridriktning och vridvinkel för vridningen av ratten identisk vridrörelse för rattkrans och rattaxel och därav till exempel använda identiska rattdrev vid fordonsutrustningar med och utan stillastående rattaxel. Dock är det för en kabelgenornföring till det stillastående rattnavet till förfogande stående utrymmet mycket begränsat här.

Den kanadensiska patentansökan CA 1 318 833 visar en liknande teknisk lösning, som dock utmärker sig genom ett avsevärt förstorat fritt utrymme för genomförandet av kablar till det stillastående rattnavet. Även den tyska publikationen DE 37 37 165 A1 och den motsvarande europeiska patentansökan EP 0 314 887 Al visar en liknande konstruktion samt ytterligare varianter, som å ena sidan grundar sig på en spiral för fasthållandet av rattnavet i ratten, å andra sidan 10 15 20 25 30 530 4-30 3 på par av koniska kugghjul vid Omkretsen på rattnavet eller på ett snett stående, på rattnavet roterande tunilingshjtll.

De nämnda lösningama har gemensamt att de inte nämner någon hj älplaaftkälla för att understödja förarens styrkraft och alltså även inte ger någon hänvisning till en möjlig integrering av en hjälpkraftkälla med ett direkt införande av ett moment i ett rattnavdrev.

Mot denna bakgrund ligger uppfinningen till grund för uppgiften att presentera en rattaxel för en ratt med stillastående rattnav, som utrnärker sig genom integrationen respektive omedelbar fastsåttníng av en hjälpkraftkälla på ett rattnavdrev.

Lösningen på denna uppgift fås av kännetecknen för huvudkravet, medan fördelaktiga utformningar och vidareutvecklingar av uppfinningen fås av underkraven.

Till grund för uppfinningen ligger kunskapen att i synnerhet vid användning av ett rattnavdrev med mellanaxel finns på grund av de geometriska förhållandena vid mellanaxeln i alla fall en i järnförelse med vridrörelsen av rattkransen och rattdrevaxeln avsevärt snabbare roterande axel, som därför lämpar sig utmärkt för att direkt ansluta en hjälpkrafikälla, exempelvis en elmotor för en Servostyrning, alltså utan mellankoppling av ytterligare utväxlingselement.

I enlighet därmed utgår uppfinningen från en rattaxel för en ratt med ett stillastående rattnav, som är vridfast lagrad på en med en kabelkanal försedd navaxel.

Väsentligen koncentriskt till navaxelns rotationsaxel är en vridrörlig rattkrans anordnad, som är vridfast förbunden med en rattkransaxel, som inhyser navaxeln och år utformad som röraxel. Rattkransaxeln har vid sin från rattkransen bortvända ände en ytterkuggning, som år i ingrepp med ett första mellanaxelkugghjul. Ett vridfast på rattkransaxeln anordnat kugghjul är därvid naturligtvis ekvivalent med en ytterkuggning. Det första mellanaxelkugghjulet är gemensamt med ett andra mellanaxelkugghjul anordnade vridfast mot varandra på en mellanaxel. Det andra mellanaxelkugghjulet är dessutom i ingrepp med ett rattdrevaxelkugghjul, som är vridfast anordnat på en rattdrevaxel. Sådana rattnavdrev är redan kända från skrifterna DE 37 37165 Al, CA 1 318 833 och FR 2 827 561 Bl.

För att lösa den ställda uppgiften är en hjälpkraftkälla försedd, som är förbunden med mellanaxeln å ena sidan och en stationär del å andra sidan, och som kan leda in ett vridmoment i mellanaxeln, som åtminstone understödjer en vid rattkransen införd styrkraft.

Den stillastående delen kan därvid med fördel vara kåpan till rattnavdrevet. I princip är dock Varje i jårnförelse med rotationen av mellanaxeln stillastående punkt lämplig.

Genom tillkopplingen av hjälpkraftlcällan, som i de absolut flesta fallen kommer att vara en elmotor för en Servostyrning, direkt till den relativt rattkransen och rattdrevaxeln 10 15 20 25 30 530 430 4 snabbt roterande mellanaxeln, kan det hittills vanliga separata drevet för att reducera varvtalet för hjålpkraftkällan och samtidigt öka det till förfogande stående vridmomentet bortfalla, och således kan komponent- och monteringskostnader sparas in och vikten och det behövda byggutrymmet för hela rattanordningen kan förminskas. Dessutom kan varvtalförhållandet mellan rattkrans, mellanaxel och rattdrevaxel bestämmas fritt inom stora gränser genom ett lämpligt val av kugghjulsföreníngar, varigenom det är möjligt på enkelt vis att utforma dessa utväxlingsförhållanden, så att en önskad hjälpkraftkälla kan sättas in optimalt.

På grund av de beskrivna fördelama är det möjligt och särskilt meningsfullt att förbinda hjälpkraftkällan direkt, alltså i betydelsen en direkt och stel koppling med mellanaxeln. Å andra sidan kan denna även bli kvar på hjälpdrivanordningen i de fall då exempelvis en utvald hjälpdrivanordning förfogar över ett fast monterat drev, för att på så vis exempelvis förrninska antalet delar som ska lagras.

Det är även möjligt att en omkopplingsbar koppling är infogad mellan hjälpkraftdrivanordning och mellanaxel, exempelvis för möjliggörandet av en nöddriftfunktion vid blockerad hjälpkraftdrivanordning. Slutligen kan realitetema vid ett fordon vara sådana att en omedelbar fastsättning genom en fast koppling av hjälpkraftdrivanordning och mellanaxel är svår att utforma, till exempel på grund av det till förfogande stående byggutrymmet I dessa fall är det naturligtvis möjligt och meningsfullt att placera hjälpkraftdrivanordningen vid ett lämpligt ställe och säkerställa lcaftöverföringen genom remdrift, kedjedrifl, kugghjulsförbindelse eller andra kända medel. Härvid kan återigen en förändring av hjälpkraftdrivanordningens varvtal fås.

Om hjälpkraftkällan är en elmotor, kan ett Övertagande av befintliga koncept och regleranordníngar för styrkraftunderstöd genomföras med hjälp av elmotorer utan eller med bara minimala förändringar av regleringspararnenarna. .

Med hjälp av de redan tidigare beskrivna möjlighetema för mellanaxelns varvtalsanpassning kan oftast sarnrna utväxlingsförhållande mellan elmotoms varvtal och rattdrevaxelns varvtal ställas in, som föreligger eller har funnits vid en altemativ eller tidigare utnyttjad variant av ett styrkrafttinderstöd. Även vid en tillverkning av för övrigt likadana fordonsvarianter utan och med stillastående rattnav kan den elektriska motorn i det första fallet verka med hjälp av ett eget drev på rattdrevaxeln och i det andra fallet uppfmningsenligt verka på mellanaxeln, utan att ytterligare anpassningar beträffande styrningen eller karakteristiken för den använda motom blir nödvändiga. 10 15 20 25 30 530 4-30 Vid särskilt tunga fordon, eventuellt vid nyttofordon, kan det dock även vara meningsfullt om hjälpkraftkällan är en hydrauliskt driven motor. Det gäller framför allt när de motsvarande hydraulikledningania ändå är placerade i närheten av styrningens installationsplats eller en alternativ fordonsvariant utan stillastående rattnav likaså förses med hj älpenergi genom en hydrauliskt driven motor.

Tillkopplingen av hjälpkrafikällan på mellanaxeln kan realiseras särskilt enkelt om hjälpkraftkällan är anordnad vid en ände på mellanaxeln. För detta lämpar sig i synnerhet den från rattkransen bortvända änden på mellanaxeln på grund av det till förfogande stående byggutrymmet. På detta vis är även tillverkningen av för övrigt identiska rattaxlar i versioner med och utan styrkrafttinderstöd särskilt enkel.

Ett speciellt kompakt rattnavdrev med hjälpkraftunderstöd blir dock möjligt_om hj älpkraftkällan är anordnad på mellanaxeln i området mellan det första mellanaxelkugghj ulet och det andra mellanaxelkugghjulet. Då längden på mellanaxeln oftast på grund av andra faktorer, som ett behövt fiitt utrymme för att föra ut kablar från kabelkanalen i den stillastående navaxeln, har ett inte för andra ändamål utnyttjat område mellan kugghjulen, kan exempelvis en elmotor anordnas här direkt på mellanaxeln särskilt platssparande. Om därvid mellanaxeln själv bildar hjålpkraltdrivanordningens axel, eller hjälpkraftdrivanordningen har en röraxel, som vid monteringen kopplas vridfast med mellanaxeln, avgörs i specialfallet under beaktande av fordonsrealiteterna.

Vid sidan av det ovarmämnda förutsätta insatsändamålet för uppfinningen, nämligen styrkraftunderstöd i form av en vanlig Servostyrning, kan en uppfrnningsenlig anordning med hjälp av en ytterligare styranordning fördelaktigt användas för ytterligare ändamål. Därvid är ett nyttjande av styranordningen även för styrkrafiunderstödsändamål i form av en Servostyrning naturligtvis inte utesluten.

Fördelar som sträcker sig därutöver fås dock om en styranordning styr hjälpkrañkällan på basis av sensordata och program eller algoritmer, så att denna leder in ett vridmoment i mellanaxeln, som beror på en i rattkransen inledd styrkraft i den meningen att den av föraren uppbringade styrkraften inte understöds.

Härvid kan det å ena sidan röra sig om att leda in ett vridmoment utan ett föregående inledande av ett styrmoment vid rattkransen, å andra sidan dock även om ett inledande av ett vridmoment, som motverkar det av föraren på rattkransen utövade vridmomentet. Detta gör det möjligt att på basis av lämpliga sensordata exempelvis föreslå en styrriktning vid komplicerade parkeringsprocedurer eller rangeringsprocedurer vid 10 l5 20 25 30 530 430 6 isläpvagnsdrift. I princip är även en automatisk fickparkering eller rent av en automatiskt styrd körning av fordonet tänkbar.

Exempelvis vid hotande kollisioner eller en hotande avkörning av fordonet från körbanan kan styranordningen ge signaler, som föranleder hjälpkraftdrivanordningen att avge ett vridmoment av önskad storlek och riktning till mellanaxehi, för att antingen ge föraren en anvisning om en nödvändig styrkorrigering eller även för att styra fordonet utan förarens hjälp.

Alternativt eller i tillägg kan styranordningen på basis av omvärldSbefßeflde sensordata och program och/eller algoritmer styra hjälpkraftkällan, så att denna leder in ett vridmoment i mellanaxeln, vilket leder till en haptiskt kännbar signal i rattkransen, utan att åstadkomma en ändring av styniktningen.

Då varje inledande av vridmoment genom hjålpkraftkällan även automatiskt inverkar på rattdrevaxeln, är det självklart att fordonets styrriktriing inte påverkas märkbart för föraren. Således kan styranordningen exempelvis genom en snabb omkoppling av riktningen för ett inlett vridmoment åstadkomma att ratten skakar, vilket gör en förare uppmärksam på exempelvis en annalkande fara eller ett överskridande av den tillåtna eller inställda styrtiden, men som på grund av den närvarande elasticiteten i underredet och fordonets tröghet inte eller bara oväsentligt påverkar fordonets körväg. i Uppfinningen kan förklaras ytterligare med hjälp' av uttöringsexempel och en ritning. Denna visar: Figur l Figur 2 en rattaxel med ett rattnavdrev enligt den tillgängliga tekniken, en kategorienlig rattaxel med ett rattnavdrev med en mellanaxel enligt den tillgängliga tekniken, Figur3 en uppfinningsenlig rattaxel med ett rattnavdrev enligt en första utföringsvariant, och Figur4 en uppfinningsenlig rattaxel med ett rattnavdrev enligt en andra utiöringsvaiiant.

Som redan nämndes inledningsvis, visar figur 1 en rattaxel med ett rattnavdrev enligt den tillgängliga tekniken, liknande den som visas i den franska patentansökan FR 2 815 318 Bl.

Ett stillastående rattnav 3 är vridfast fastsatt på en navaxel 26, som har en kabelkanal 4 för inhysandet av en till det stillastående rattnavet 3 ledande kabel l5. En koncentriskt till det stillastående rattnavet 3 anordnad rattkrans l är med hjälp av en 10 15 20 25 30 530 43Ü rattkransaxel 17 och ett rattkransaxellager i 18 vridbart lagrad och genom minst en rattkranseker 20 vridfast förbunden med en rattkransring med innerkuggning 8, som är i ingrepp med ett rattdrevaxelkugghjul 11. Den med detta kugghjul vridfast förbundna rattdrevaxeln 5 står genom ett utanför rattnavdrevet 2 anordnat snäckdrev 7 i förbindelse med en hj älpkraftkälla 6, som möjliggör en hjälpkraftunderstödd styrning.

Som redan nämndes inledningsvis, sker vid denna form av rattnavdrev 2 å ena sidan av tvång en utväxling av rattkransens 1 vridrörelse till en snabbare vridrörelse i rattdrevaxeln 5, vilket får insatsen av identiska rattdrev vid fordonsvarianter med och utan stillastående rattnav 3 att åtminstone framstå problematisk, då fordonets styrförhållande förändras grundläggande.

Vidare fås en axial förskjutning mellan mittpunkten på rattkransen 1 och rattdrevaxeln 5 på vanligtvis några centimeter och därmed en förskjutning av rattkransens position gentemot ett för övrigt likadant fordon med en ratt utan stillastående rattnav. En integration av en hjälpkraftkälla 6 i rattnavdrevet 2 är inte planerad och är knappast heller möjlig på grund av byggutryrnmet och bristen på lämpliga punkter att leda in ett mOmGIIÉ- Däremot visar figur 2 en kategorienlig rattaxel med ett rattnavdrev 2, varvid och i det följ ande samma beteckningar används för delar med likadan funktion.

Det stillastående rattnavet 3 är å. sin sida vridfast förbundet med en navaxel 26, som har en - i jämförelse med den ovan förklarade lösningen - avsevärt större dimensionerbar kabelkanal 4 för att föra igenom en till det stillastående rattnavet 3 ledande kabel 15. En rattkrans 1 är å sin sida med hjälp av åtminstone en rattkranseker 20 vridfast förbunden med en rattldansaxel 17, som i detta fall dock är lagrad på navaxeln 26 genom ett övre och ett undre rattkransaxellager 18a respektive 18b.

Istället för en innerkuggad rattkransring har rattkransaxelri 17 en ytterkuggning 10, som kuggar i med ett likaså ytterkuggat övre mellanaxeikugghjul 25a. Det övre mellanaxelkugghjulet 25a är liksom ett i detta fall likadant konstruerat, undre mellanaxelkugghjul 25b vridfast fastsatt på mellanaxeln 9, som med hjälp av mellanaxellager 23a och 23b är lagrad i kåpan till rattnavdrevet 2. Det undre mellanaxelkugghjulet 25b kuggar i med rattdrevaxelkugghjulet l 1, som är vridfast fastsatt på rattdrevaxeln 5 och är lagrat med hjälp av rattdrevaxellagren l9a och 19b.

En uppfinningsenlig rattaxel med ett rattnavdrev enligt en första utföringsvariant framställd i figur 3. Den i figur 2 visade anordningen är här utvidgad med en hjälpkraftkälla 6 och en styranordning 27, som å sin sida förfogar över en databas i form av lagrade program, look-up-tabeller och beräkningsprotokoll, samt är i förbindelse med inte 10 530 430 8 framställda sensorer och en inte framställd energiförsörjning. Hjälpkraftkällans 6 drivaXfil är vridfast förbunden med en ände på mellanaxeln 9.

Styranordiuingen 27 reglerar inledandet av ett vridmoment i mellanaxeln 9 genom hj älpkrafikällan 6. Härigenom är såväl ett hj älpkraftunderstöd rör den vid rattkrarisen 1 av en förare införda styrkraften möjligt i form av en klassisk Servostyrning, liksom även den korrektur av densamma, en självständig styrning utan förarens ingripande eller skapandet av en i ratten haptisk förnimbar skaksignal.

Den i figur 4 visade andra utföringsvarianten av den uppfinningsenliga anordningen skiljer sig från den första utiöringsvarianten genom att hj älpkraftkällan 6 inte är anordnad vid en ände på mellanaxeln 9, där denna behöver ett motsvarande installationsutrymme, utan är anordnad platssparande på rnellanaxeln 9 i det fria utryrmnet mellan de båda mellanaxelkugghjulen 25a och 25b. 10 15 20 25 530 430 Beteckníngslista rattkrans rattnavdrev stillastående rattnav kabelkanal rattdrevaxel i hj älpkraftkälla snäckdrev rattkransring med innerkuggning mellanaxel ytterkuggning på rattkransaxeln rattdrevaxelkuggnjul inte använd inte använd inte använd till det stillastående rattnavet ledande kabel inte använd rattkransaxel rattkransaxellager (18a övre lager; 18b undre lager) rattdrevaxellager (19a övre lager; 19b undre lager) rattkranseker inte använd inte använd mellanaxellager (2321 övre lager; 23b undre lager) inte använd mellanaxelkugghjul (25a övre kugghjul; 25b undre kugghjul) navaxel styranordning

Claims (8)

10 15 20 25 30 530 430 10 PATENTKRAV

1. l. Rattaxel för en ratt med ett stillastående rattnav (3), som är vridfast lagrat på en med en kabelkanal (4) försedd navaxel (26), och med en väsentligen koncentriskt till navaxelns (26) längdaxel anordnad och vridrörlig rattkrans (1), som är vridfßSï förbunden med en rattkransaxel (17), som inhyser navaxeln (26) och som är utformad som röraxel, som vid sin från rattkransen (1) bortvända ände har en ytterkuggriing (10), som är i ingrepp med ett första mellanaxelkugghjul (2521), som tillsammans med ett andra mellanaxelkugghjul (25b) är vridfast anordnade mot varandra på en mellanaxel (9), och vid vilken det andra mellanaxelkugghjulet (25b) är i ingrepp med ett rattdrevaxelkugghjul (1 1), som är vridfast anordnat på en rattdrevaxel (5), kännetecknad av att en hjälpkraftkälla (6) är försedd, som å ena sidan är förbunden med mellanaxeln (9) och en stillastående del å andra sidan och kan leda in ett vridmoment i mellanaxeln (9), som åtminstone understödjer en vid rattkransen (1) inledd styrkraft.

2. Rattaxel enligt krav l, kännetecknad av att hjälpkraftkällan (6) är direkt förbunden med mellanaxeln (9).

3. Rattaxel enligt ett av kraven 1 eller 2, kännetecknad av att hjälpkrafikällan (6) är en elmotor.

4. Rattaxel enligt ett av kraven 1 eller 2, kännetecknad av att hjälpkraftkällan (6) är en hydrauliskt driven motor.

5. Rattaxel enligt minst ett av de föregående kraven, kännetecknad av att hjälpkraftkällan (6) är anordnad vid en ände av mellanaxeln (9).

6. Rattaxel enligt minst ett av kraven 1 till 4, kännetecknad av att hjälpkraftkällan (6) är anordnad på mellanaxeln (9) i området mellan det första mellanaxelkugghjulet (25a) och det andra mellanaxelkugghjulet (25b).

7. Metod för att styra en rattaxel enligt minst ett av de föregående kraven, kännetecknad av att en styranordning (27) styr hjälpkraftkällan (6) på basis av sensordata och program eller algoritmer, så att denna leder in ett vridmoment i mellanaxeln (9), som är oberoende av en vid rattkransen (l) inledd styrkraft. 530 430 ll

8. Metod enligt krav 7, kännetecknad av att styranordningen (27) styr hjälpkrafikällan (6) på basis av omgivningsberoende sensordata och program OCh/Cllêl' algoritmer, så att denna leder in ett vridmoment i mellanaxeln (9), vilket leder till en haptískt íörnilnbar signal i ratten (l), utan att åstadkomma en förändring av styrriktningen.