WO2020229010A1

WO2020229010A1 - Verfahren zur schmierung eines bewegungsgewindes einer steer-by-wire-lenkvorrichtung sowie steer-by-wire-lenkvorrichtung

Info

Publication number: WO2020229010A1
Application number: PCT/EP2020/055793
Authority: WO
Inventors: Martin KOTTKE
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2020-11-19
Also published as: DE102019206913B3

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Schmierung eines Bewegungsgewindes einer steer-by-wire-Lenkvorrichtung angegeben, wobei mittels eines Bewegungsgewindes eine Lenkstange gegenüber der Lenkvorrichtung entlang ihrer Längsachse verlagert wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerung der Lenkstange in Abhängigkeit eines beabsichtigten Radlenkwinkels durchgeführt und dann die Lenkstange in eine Position zur Aufnahme des vorhandenen Schmierstoffs auf der Lenkstange gefahren wird. Dieses wird in Abhängigkeit der vorhergehenden Verlagerungen durchgeführt. Es wird des Weiteren ein Steuergerät zum Ausführen des Verfahrens sowie eine steer-by-wire-Lenkvorrichtung angegeben.

Description

Verfahren zur Schmierung eines Bewequnqsqewindes einer steer-bv-wire-

Lenkvorrichtunq sowie steer-bv-wire-Lenkvorrichtunq

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schmierung eines Bewegungsgewindes einer steer-by-wire-Lenkvorrichtung, eines Steuergerätes zum Ausführen des vorgenannten Verfahrens, sowie eine steer-by-wire-Lenkvorrichtung gemäß den Oberbegriffen der un abhängigen Ansprüche.

Aus der DE 10 2017 209 685 A1 ist ein Aktuator einer Hinterachslenkung mit einem Spindelantrieb bekannt, bei dem das Spindelgewinde der Spindel im mittleren Gewinde bereich einen von den Gewindeendbereichen unterschiedlichen Flankendurchmesser aufweist. Das Axial- oder Flankenspiel zwischen dem Spindelgewinde und dem Spin delmuttergewinde wird dabei partiell vergrößert, weil das Profil der Gewindegänge des Spindelgewindes in axialer Richtung schmaler und die Gewinderillen dementsprechend breiter werden. Bei Spindelantrieben für Hinterachslenkungen liegt die Erkenntnis vor, dass maximale oder größere Spindelhübe, d. h. maximale Auslenkungen der Hinterrä der, in der Praxis nur in einer relativ geringen Häufigkeit Vorkommen, beispielsweise im Bereich von etwa 1 % der Stellbewegungen.

Bei derartigen Spindelantrieben ist für die ausreichende Versorgung des Bewegungsge windes mit einem Schmierstoff zu sorgen. Bei einem Spindelantrieb eines Aktuators für die Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges ist die Schmierung in der Regel für die ge samte Lebensdauer ausgelegt. Die Hinterachslenkung muss dabei so ausgelegt sein, dass sie die Räder trotz der im Fährbetrieb hohen auftretenden Seitenkräfte führen kann, so dass die eingestellten Radlenkwinkel beibehalten werden können. Die hohen Seitenkräfte bedingen eine hohe Flächenpressung in dem Bewegungsgewinde, d. h. zwischen den Flanken der Spindelmutter und der Spindel, so dass der Schmierstoff aus dem Eingriffsbereich des Bewegungsgewindes herausgedrückt bzw. über die Grenzen des Haupteingriffsbereichs hinaus herausgedrückt wird. Der Schmierstoff wird mit ande ren Worten in den axialen Randbereich gedrückt und verbleibt dort. Der Schmierstoff liegt somit auf der Spindel in Bereichen vor, in denen er nicht genutzt werden kann. Die unzureichende Schmierung des Bewegungsgewindes führt in einer solchen Richtung jedoch zu einer vorzeitigen Schwergängigkeit bzw. zu einem Ausfall.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik soll eine Alternative aufgezeigt werden, welche die Schmierung einer Lenkvorrichtung einer steer-by-wire-Lenkvorrich- tung verbessert, um insgesamt eine kostengünstigere Alternative darzustellen, welche weitgehend ohne mechanische Bearbeitung bei der Herstellung des Bewegungsgewin des auskommt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, ein Steuergerät sowie eine steer-by-wire- Lenkvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Weiterbil dungen des Verfahrens, des Steuergerätes und der steer-by-wire-Lenkvorrichtung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Schmierung eines Bewe gungsgewindes einer steer-by-wire-Lenkvorrichtung angegeben, wobei mittels eines Bewegungsgewindes eine Lenkstange gegenüber der Lenkvorrichtung entlang ihrer Längsachse verlagert wird. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die nachfolgend aufgeführten Schritte:

- Verlagerung der Lenkstange in Abhängigkeit eines beabsichtigten Radlenk winkels,

- Verlagern der Lenkstange in eine Position zur Aufnahme des vorhandenen Schmierstoffs auf der Lenkstange in Abhängigkeit der vorhergehenden Verla gerungen, so dass eine gleichmäßige Schmierstoffversorgung in dem Bewe gungsgewinde ermöglicht wird.

Bei einer steer-by-wire-Lenkung besteht keine mechanische Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe, wie z. B. einem Lenkrad, und dem Organ, welches die Lenkwinkelände rung an einem Rad ausführt. Vielmehr wird ein Signal an der Lenkhandhabe abgenom men und einem Steuergerät zugeführt. Dieses Signal gibt das Steuergerät weiter an das Organ, z.B. einen Aktuator bzw. eine Lenkvorrichtung, wie z. B. eine Hinterradlen kung. Der Aktuator bzw. die Lenkvorrichtung führt dann die eigentliche Lenkbewegung aus. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät aufgrund von ermittelten Daten bzw. Daten, welche von anderen Steuergeräten eines Fahrzeugs, z. B. via CAN-Bus, an dieses übergeben wurden, ein Stellsignal errechnen und dieses dann zur Änderung der Fahrtlenkwinkel an die Hinterradlenkung übermitteln.

Bei der Lenkvorrichtung kann es sich um einen einzelnen Aktuator handeln, welcher zu mindest ein Rad einer Fahrzeugachse lenkt. Alternativ kann die Lenkvorrichtung auch zentral wirkend ausgelegt sein. Die Lenkvorrichtungen sind gegenüber dem Karosserie aufbau oder einem Hilfsrahmen abgestützt, vorzugsweise mit diesem wirkverbunden.

Bei Verlagerung der Lenkstange, welche an zumindest einem Ende unmittelbar oder unter Zwischenschaltung zumindest eines Spurlenkers mit einem Radträger verbunden sein kann, wird durch die Verlagerung die Änderung des Radlenkwinkels des jeweiligen Rades oder auch von mehreren Rädern einer Fahrzeugachse bewirkt. Nähere Details zur Lenkvorrichtung sind weiter unten angegeben.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Lenkstange in Abhängigkeit eines beabsichtigten Radlenkwinkels verlagert. Aufgrund der Verlagerung entlang ihrer Längsachse und der Verbindung des zumindest einen Endes der Lenkstange mit einem Radträger wird die Radlenkwinkeländerung bewirkt. Die Verlagerung erfolgt bei jeder Änderung des Radlenkwinkels. Je größer die beabsichtigte Änderung des Radlenkwin kels desto größer ist die Verlagerung, also der axial zurückgelegte Weg der Lenk stange. Das Bewegungsgewinde kann beispielsweise aus einer ortsfest in der Lenkvor richtung angeordneten Spindelmutter und einer Lenkstange in Form einer Gewindespin del ausgeführt sein. Wird die Spindelmutter z. B. mittels eines Elektromotors unmittelbar oder mittelbar unter Nutzung eines Zwischengetriebes drehend angetrieben, so wird die Lenkstange linear, d. h. entlang ihrer Längsachse, verlagert. Dabei müssen die Seiten kräfte der gelenkten Räder überwunden werden. Je nach Radaufstandsfläche und Fahr bahn ergeben sich dabei hohe Stellkräfte. Bei Fahrzeugstillstand sind diese Stellkräfte z.B. extrem hoch. Aufgrund dieser hohen Stellkräfte wird wegen der hohen Flächen pressung der Flanken in dem Bewegungsgewinde der Schmierstoff in die axialen Rand bereiche der Spindelmutter gedrückt. Da die Hinterachslenkung zumeist in einem Stell bereich von weniger als 1 Grad Radlenkwinkel arbeitet, ist nur eine relativ geringe Ver lagerung der Lenkstange bzw. Spindel erforderlich. Der Schmierstoff sollte sich jedoch möglichst innerhalb des Bewegungsgewindes, d. h. in dem Bereich der Überdeckung zwischen Spindelmutter und Spindel befinden, um die Schmierung zu gewährleisten und ein sogenanntes Trockenlaufen zu verhindern.

In einem weiteren Schritt wird die Lenkstange in eine Position verlagert, welche die Auf nahme des auf der Lenkstange vorhandenen Schmierstoffs ermöglicht. Es wurde be reits oben gesagt, dass sich der Schmierstoff auf die äußeren Bereiche der Lenkstange verlagert und dort ansammelt. Aufgrund des vorgenannten Lenkverhaltens wird die Lenkstange somit in Abhängigkeit der vorhergehenden Verlagerungen der Lenkstange in eine Position verlagert an der sich Schmierstoff befindet. Diese Verlagerung kann so mit auch als Wartungshub oder -Verlagerung bezeichnet werden. Der Zeitpunkt des Wartungshubes kann in der steer-by-wire-Lenkvorrichtung als Zeitkonstante hinterlegt sein, so dass der Wartungshub in Zeitintervallen durchgeführt wird. Die Zeitintervalle werden beispielsweise bei der Auslegung Lenkvorrichtung z.B. anhand von empirisch ermittelten Daten zur Schmierung der Lenkvorrichtung festgelegt. Beim Verlagern der Lenkstange in die Position kann die Spindelmutter den dort vorhandenen Schmierstoff wieder aufnehmen. Beispielsweise wird ein maximaler Stellhub gefahren, um den in die sen Bereichen vorhandenen Schmierstoff aufzunehmen. Es kann somit erreicht werden, dass in dem Bewegungsgewinde der steer-by-wire-Lenkvorrichtung eine gleichmäßige Schmierstoffversorgung während der gesamten Lebensdauer erreicht wird. Es besteht keine Gefahr des sogenannten Trockenfahrens, d. h., dass zwischen Spindelmutter und Lenkstange kein ausreichender Schmierstoff vorhanden ist, so dass es zu mechani schen Abnutzungserscheinungen kommt. Darüber hinaus ist es ein Vorteil, dass bei An wendung des Verfahrens bevorzugt keine Abstreifer an den Stirnseiten der Spindelmut ter vorgesehen werden müssen.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht in einem weiteren Schritt die Erfassung der Verlagerung der Lenkstange vor. Mit anderen Worten wird die tatsächliche Verlagerung der Lenkstange bzw. der Spindel erfasst. Erfasst werden kann dabei z.B. die Hubanzahl und die Hubart, d. h. die Art und Weise der Verlagerung entlang der Längsachse. Hier bei kann die Geschwindigkeit der axialen Verlagerung und die Drehzahl der Spindel mutter erfasst werden. Die Verlagerung wird in einem nächsten Schritt gespeichert. Das Speichern der Verlagerung erfolgt vorzugsweise in einem Steuergerät. Vorzugsweise ist das Steuergerät Teil der steer-by-wire-Lenkung. Der Wartungshub wird dann in Abhän gigkeit der erfassten Daten durchgeführt, so dass alternativ oder zusätzlich zu den Zeit intervallen eine Verlagerung der Lenkstange in eine Position zur Aufnahme von tatsäch lich vorhandenem Schmierstoff durchgeführt werden kann.

In einem weiteren Schritt wird die Position der Lenkstange erfasst. Wurde zuvor die Art und Weise der Verlagerung der Spindel erfasst, so wird in diesem Schritt die jeweilige Endposition und/oder die Häufigkeit der angefahrenen Endpositionen erfasst und ge speichert. Die Erfassung kann beispielsweise durch Zählung der Positionen vorgenom men werden. Ebenfalls kann die Spindel in Bereiche unterteilt sein, beispielsweise in ei nen Haupteingriffsbereich und in Seitenbereiche. Bei der Erfassung der Position der Spindel kann somit die Überdeckung der Bereiche mit dem Spindelmuttergewinde er fasst werden. Das Speichern der Spindelposition erfolgt vorzugsweise ebenfalls im Steuergerät der steer-by-wire-Lenkung.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die gespeicherten Verlagerungen und/o der die Spindelpositionen zumindest in Intervallen mit zumindest einer Kennlinie vergli chen. Die Kennlinie ist dabei aus zuvor empirisch ermittelten Werten bzw. Wertepaaren gebildet und z. B. in einem Steuergerät abgelegt, welches die Verlagerungen der Lenk stange sowie deren Positionserfassung und Speicherung vornimmt. Wenn beispiels weise die Anzahl der Verlagerungen (Hubanzahl der Lenkstange sowie die Art der Ver lagerungen (Hubart) eine gewisse Grenze erreichen, d. h. die Kennlinie erreichen oder diese überschreiten, so wird die Verlagerung der Lenkstange in die Position veranlasst, in der sich Schmierstoff in den Außenbereichen der Lenkstange befindet, so dass der Schmierstoff von der Spindelmutter oder dem Lenkritzel aufgenommen werden kann.

Es sind verschiedene Kennlinien denkbar, die unterschiedliche Einflüsse und Gegeben heiten abdecken können. So kann, unter Berücksichtigung der Viskosität des Schmier stoffs, eine Kennlinie für den Sommerbetrieb, d. h. für eher hohe Umgebungs-Tempera turen, z.B. mehr als 20°C und somit niedriger Viskosität des Schmierstoffs hinterlegt sein. Eine weitere Kennlinie kann für den Winterbetrieb, d. h. für eher niedrigere Tem peraturen von z.B. unter 0°C und somit einer eher hohen Viskosität des Schmierstoffs hinterlegt sein. Die Kennlinien können auf die Bereiche des Eingriffs abgebildet sein.

Die Kennlinien werden beispielsweise aus empirisch ermittelten Daten gebildet. Hierzu können zuvor beispielsweise Lenkvorrichtungen in Kraftfahrzeugen, z. B. an einer Hin terachse in vorbestimmten Zeitintervallen untersucht worden sein, so dass in der Kenn linie abgebildet ist, wann ein Mangel an Schmierstoff besteht und somit die Gefahr des Trockenfahrens des Bewegungsgewindes besteht. Bei Erreichen von Grenzwerten bzw. der oder den Kennlinien wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Lenk stange in einen vorgewählten Bereich bzw. in eine Position gefahren, an dem sich der Schmierstoff auf der Lenkstange befindet.

Bevorzugt wird die Position zur Aufnahme des vorhandenen Schmierstoffes aus den gespeicherten Verlagerungen und Spindelpositionen errechnet. Alternativ oder zusätz lich zum Vergleich mit einer Kennlinie kann demnach errechnet werden, wann ein Man gel an Schmierstoff vorliegt, so dass dann die Position zur Aufnahme des noch vorhan denen Schmierstoffes angefahren werden müsste. In der Errechnung liegt die Verbes serung darin, dass eine genaue Bestimmung nach Umgebungsparametern, wie z. B. der Umgebungstemperatur und den Arten und Anzahlen der Verlagerung bzw. erreich ten Lenkstangenposition bestimmt werden kann.

Die Erfassung der Verlagerungen und der Spindelpositionen werden sensorisch erfasst. Vorzugsweise wird hier ein Hall-Sensor genutzt, welcher an der Lenkstange befestigt ist und eine Verlagerung der Lenkstange gegenüber dem Gehäuse anzeigen bzw. erfas sen kann. Es wird somit vorzugsweise eine berührungslos arbeitende Sensorik zur Er fassung genutzt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Rotorlagesensor eines Elektromo tors genutzt werden, mit dem ansonsten auch die absolute Verlagerung der Lenkstange gegenüber dem Sensor bzw. gegenüber dem Gehäuse ermittelt werden kann. Zumin dest einer der vorgenannten Sensoriken ist bei einer steer-by-wire-Lenkvorrichtung in der Regel vorhanden und kann somit kostengünstig für das erfindungsgemäße Verfah ren genutzt werden.

In einer vorteilhaften weiteren Ausführung können zusätzlich zu den Verlagerungen und Spindelpositionen zumindest Umgebungsparameter, wie die Temperatur innerhalb der Lenkvorrichtung und/oder die Drehzahl des Antriebs bzw. Elektromotors und/oder der jeweilige Lastfall der Lenkvorrichtung berücksichtigt werden. Das Fahrzeug kann sich im Stillstand befinden - in diesem Lastfall sind die Räder nicht lenkwillig, da die Reifenaufstandsfläche im Stillstand ihr Maximum hat und die größte Reibung zwischen Reifen und Fahrbahn vorliegt. In diesem Lastfall muss der Elektro motor ein hohes Moment aufbringen, um die Lenkstange den Radlenkwinkel zu ändern. Die Flächenpressung an den Gewindeflanken ist daher als sehr hoch anzusehen und der Schmierstoff wird demnach stark verdrängt bzw. aus dem Bewegungsgewinde her ausgedrückt. In einem gegensätzlichen Lastfall, z.B. auf glatter Fahrbahn, wird offen sichtlich nur sehr wenig Moment benötigt, so dass auch die Flächenpressung im Bewe gungsgewinde sehr viel geringer ist.

Neben der bereits zuvor genannten Viskosität des Schmierstoffes kann des Weiteren die Temperatur innerhalb der Lenkvorrichtung einen weiteren Einfluss auf das Gesamt system haben. So wird sich beispielsweise bei einer höheren Temperatur die Leistungs aufnahme des Antriebsmotors in Form eines Elektromotors reduzieren, weil bei einer höheren Temperatur eine niedrigere Viskosität vorliegt und das Bewegungsgewinde leichtgängiger ist.

Des Weiteren kann der Einfluss der aufgrund der Fahrsituation vorliegenden Seiten kräfte berücksichtigt werden. Seitenkräfte werden über die Räder in die Lenkung bzw. Lenkvorrichtung eingetragen. Bei einer höheren Kurvengeschwindigkeit bzw. engerem Kurvenradius ergeben sich höhere Seitenkräfte, so dass von dem Antriebsmotor ein hö heres Moment aufgebaut werden muss, um die Lenkstange mittels des Bewegungsge windes verlagern zu können. Bei einer höheren Seitenkraft ergibt sich aufgrund der hö heren Flächenpressung ein höherer Reibwert im Bewegungsgewinde, der in Bezug auf das zu erzeugende Motormoment berücksichtigt werden muss.

Bevorzugt werden die Verlagerungen und/oder Spindelpositionen und/oder Umge- bungsparameter mittels eines Steuergeräts erfasst und gespeichert. Nach Erreichen ei ner oder mehrerer Kennlinien und/oder nach der Errechnung aufgrund der Umgebungs- parameter bzw. der Verlagerung und/oder Spindelpositionen führt das Steuergerät die Verlagerung der Lenkstange in die Position zur Aufnahme des vorhandenen Schmier stoffes aus. Dabei wird beispielsweise der Elektromotor derart angesteuert, dass die Lenkstange in die Position verfahren wird, die es der Spindelmutter erlaubt, den dort vorhandenen Schmierstoff aufzunehmen und wieder gleichmäßig in das Bewegungsge winde zu verteilen. Das Verfahren muss derart ausgelegt sein, dass stets eine ausreichende Versorgung des Bewegungsgewindes mit Schmierstoff ermöglicht wird. Dabei muss berücksichtigt werden, dass sich der Schmierstoff in den äußeren Bereichen der Lenkstange sammelt. Mit anderen Worten kann bei einer Geradeausfahrt des Kraftfahrzeuges bei Erreichen der Kennlinie oder Errechnen einer solchen Position nicht ohne Weiteres die Position zur Aufnahme des vorhandenen Schmierstoffes angefahren werden. Vielmehr muss al lein schon aus Sicherheitsgründen die Position bei Stillstand des Fahrzeugs angefahren werden. Die Notwendigkeit des Anfahrens der Position zur Aufnahme des vorhandenen Schmierstoffs, also der Wartungshub, kann in dem Fahrzeug beispielsweise über ein Multifunktionsdisplay oder anderweitig im Cockpit des Fahrzeuges angezeigt werden. Auch ist die Anzeige über mit dem Fahrzeug verbundene mobile Geräte wie Smartpho- nes etc. möglich. Der Wartungshub wird beispielweise nicht eher ausgeführt, bis der Fahrer diesen bestätigt, so dass ein Wartungshub während der Fahrt ausgeschlossen ist. Bei teilautonomen oder autonom fahrenden Fahrzeugen kann der Wartungshub auch vollautomatisch bei Stillstand ausgeführt werden. Ein Stillstand des Fahrzeuges kann beispielsweise beim Abstellen des Fahrzeugs genutzt werden. Bevorzugt ist aus Sicherheitsgründen die Weiterfahrt während des Wartungshubes ausgeschlossen. Der Wartungshub kann aber auch ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug zu Wartungs zwecken ohnehin beispielsweise auf einer Fahrzeugbühne gewartet wird. Dieses kann beispielsweise beim Reifenwechsel der Fall sein. Somit ist jedenfalls sichergestellt, dass der Wartungshub nur im sicheren Stillstand des Fahrzeugs ausgeführt wird. Es wird zusätzlich durch vorhandene Umgebungssensoren, wie z.B. durch Park- oder Ab standssensoren oder mit dem Fahrzeug verbundene C2C- oder C2l-lnformationen, be rücksichtigt, dass ein Wartungshub nicht durchgeführt wird, wenn sich Personen im nä heren Bereich der Räder bzw. Radhäuser befinden. Auch ist so eine Kollision der Räder mit Hindernissen, wie z.B. Bordsteinkanten beim Parken ausgeschlossen. Die Informati onen zum näheren Umfeld werden hier unter dem Begriff Umfeldinformationen zusam mengefasst.

Die genannten Verfahrensschritte sind in einer Reihenfolge angegeben, die nicht bin dend ist. Mit anderen Worten können einzelne Verfahrensschritte zu anderen Zeitpunk ten ausgeführt werden als in der vorgegebenen bzw. hier angegebenen Reihenfolge. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Steuergerät zum Ausführen des vor genannten Verfahrens vorgesehen. Das Steuergerät kann als separate Vorrichtung, also einzelnes Steuergerät, ausgeführt sein. Das Steuergerät kann aber auch Teil der steer-by-wire-Lenkvorrichtung sein. Alternativ kann das Verfahren auch auf einem in dem Kraftfahrzeug vorhandenen Steuergerät ausgeführt werden. Das Verfahren kann mittels Programmcode auf einer Recheneinheit ausgeführt werden. Die Recheneinheit kann Teil des Steuergerätes sein. Das Steuergerät kann die vorgenannten Parameter mittels geeigneter fahrzeugeigener Sensorik und/oder Verbindung zu fahrzeugfremder Sensorik oder Daten (C2C - Car to Car, C2I - Car to Infrastruktur) ermitteln und diese speichern. Die ermittelten Daten können von der Recheneinheit mittels des Programm codes zur Ermittlung der Position zur Aufnahme des vorhandenen Schmierstoffes verar beitet werden, um daraus die Notwendigkeit eines Wartungshubs zu bestimmen.

Ca r-to-Ca r-Kom m u n i kati on (C2C) ist eine Kommunikationstechnik, wie auch Ca r-to- Inf ra structu re (C2I) eine weitere. Dabei werden Umgebungsdaten zwischen Fahrzeugen und der Umgebung bzw. der Infrastruktur ausgetauscht. Dabei können z.B. Kameras oder Parksensoren etc. zur Anwendung kommen.

Schließlich ist ein Aspekt der Erfindung eine steer-by-wire-Lenkvorrichtung. Diese weist ein Steuergerät wie vorgenannt auf, welches zum Ausführen eines Verfahrens wie vor genannt ausgebildet ist. Die steer-by-wire-Lenkvorrichtung ist vorzugsweise als Hinter achslenkung ausgebildet. Hierbei kann je Fahrzeugrad eine eigene Lenkvorrichtung vorgesehen sein. Alternativ kann auch eine zentrale Lenkvorrichtung derart ausgebildet sein, dass die Räder einer Achse von dieser einen Lenkvorrichtung betätigt werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug nahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Hinterachse eines Kraftfahrzeuges mit einer

steer-by-wire-Lenkvorrichtung, Fig. 2 eine steer-by-wire-Lenkvorrichtung in Detailansicht,

Fig. 3 eine vereinfachte Verfahrensdarstellung gemäß der Erfindung.

In der schematischen Darstellung gemäß Figur 1 ist eine Fahrzeugachse 1 gezeigt, hier dargestellt als eine Hinterachse mit einem Hilfsrahmen 2, der an einem nicht gezeigten Fahrzeugaufbau befestigt ist bzw. diesen bildet und mit der Karosserie eines Kraftfahr zeuges verbunden ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine Hinterachse beschränkt. Die Räder 5 und 6 sind mittels Lenkern 3, 4 an dem Hilfsrahmen 2 angelenkt. Die Len ker 3, 4 sind Teil der Radaufhängung für die Räder 5, 6. An dem Hilfsrahmen 2 ist ein Aktuator 10 als steer-by-wire-Lenkvorrichtung angeordnet. Der Aktuator 10 ist mit sei nem Gehäuse 21 an dem Hilfsrahmen 2 befestigt. Der Aktuator 10 weist in der vorlie genden Ausführung als ein zentraler Aktuator 10 eine durchgehende Lenkstange 27 auf, welche durch das Gehäuse 21 des Aktuators 10 hindurchgeführt ist. Der An triebsmotor 22 ist achsparallel zur Lenkstange 27 angeordnet. An den Enden der Lenk stange 27 sind Spurstangen 23, 24 angelenkt, welche mit dem von dem Aktuator 10 ab gewandten Ende jeweils mit dem nicht dargestellten Radträger der Räder 5 und 6 ge lenkig verbunden sind. Es ist offensichtlich, dass bei einer axialen Verlagerung, also ei ner Verlagerung entlang der Längsachse a der Lenkstange 27 in die eine oder andere Richtung eine Veränderung des Radlenkwinkels 8, 9 erfolgt, weil die Spurstangen 23 eine Zwangsverbindung zwischen Rad 5, 6 bzw. den nicht dargestellten Radträgern und dem Aktuator 10 darstellen. Zur Lenkung der Räder 5, 6 sind diese um deren Hoch achse h drehbar an der Radaufhängung 3 angelenkt. Die Spurstangen 23 und der Aktu ator bzw. die steer-by-wire-Lenkvorrichtung 10 bilden zusammen die Lenkung 12.

Figur 2 zeigt eine steer-by-wire-Lenkvorrichtung in teilgeschnittener Darstellung. Die Lenkvorrichtung 10 bzw. der Aktuator 10 ist für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahr zeuges ausgebildet. Der Aktuator 10 weist einen Spindelantrieb mit einem Bewegungs gewinde 20 auf, welcher eine Lenkstange in Form einer Spindel 27g und eine Spindel mutter 25 umfasst, welche drehbar in einem Gehäuse 21 des Aktuators 10 angeordnet und von einem Elektromotor 22 mit Antriebsritzel 32 über einen Riemen 34 und auf der Spindelmutter angeordnetem Riemenrad 30 antreibbar ist. Die Spindel 27g steht über ihr Außengewinde mit der Spindelmutter 25 bzw. dessen Innengewinde in Eingriff und ist mittels dieses Bewegungsgewindes 20 axial verschiebbar bzw. entlang ihrer Längs achse a verlagerbar. Die Enden der Spindel 27g sind über Aufschraubzapfen 36, 38 mittelbar mit dem Gelenkzapfen 28, 29 verbunden. Der Aktuator 10, welcher mittig im Kraftfahrzeug angeordnet ist, kann über die Gelenkzapfen 28, 29 nach beiden Seiten, d. h. gleichzeitig auf beide Hinterräder wirken. Die Spindel 27g weist einen Gewindeab schnitt mit einer Gesamtlänge (Gewindelänge I) auf, welche in einen mittleren Gewinde abschnitt xO und zwei äußere Gewindebereiche x1 , x2 unterteilt ist. Der mittlere Gewin deabschnitt xO wird auch als Haupteingriff oder Haupteingriffsbereich bezeichnet, d. h. der Bereich, in welchem der überwiegende Großteil der Stellhübe bzw. Verlagerung der Spindel 27g entlang der Längsachse a auftreten. Beim Einsatz des vorliegenden Aktua tors 10 als Hinterachslenkung erfolgt der Haupteingriff in 95 bis 99 % der Lenkbewe gungen. Die äußeren Gewindebereiche x1 , x2, welche für die größeren bis maximalen Stellhübe in Eingriff kommen, stehen nur in einer sehr geringen Häufigkeit, d. h. etwa in einem Bereich von etwa 1 -5 % der Gesamthübe in Eingriff mit der Spindelmutter 25. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Gewinde im Haupteingriffsbereich xO ein normgerechtes Trapezgewinde, insbesondere in Anlehnung bzw. gemäß DIN 103. Das Gewinde in den Gewinderandbereichen x1 , x2 ist ebenso ausgeführt. Aufgrund dieses so ausgeführten Gewindes besteht zwischen der Spindelmutter 25 und der Spindel 27g eine mechanische Selbsthemmung. Bei einer im Wesentlichen entlang der Längsachse a wirkenden Kraft auf die Spindel 27g erfolgt ein Herausdrücken des Schmierstoffes aus dem Bereich der axialen Erstreckung der Spindelmutter hinaus auf die äußeren Be reiche der Spindel 27g. Wenn aufgrund der Verstellbewegungen im Haupteingriffsbe reich xO eine Verlagerung des Schmierstoffes in die Gewinderandbereiche x1 , x2 er folgt, so wird es in dem Haupteingriffsbereich bzw. Gewindeabschnitt xO zu einer Man gelversorgung mit Schmierstoff und im Extremfall zu einem sogenannten Trockenfahren kommen. Hierbei ist eine geforderte Schmierleistung eines Schmierstoffes zwischen Spindelmutter 25 und Spindel 27g nicht gewährleistet, so dass es zu einem vorzeitigen Verschleiß bzw. zu einer erhöhten Schwergängigkeit innerhalb der Lenkvorrichtung kommen kann. Dieses bedingt zudem eine langsamere Verlagerung der Spindel 27g und somit eine Verringerung der Effizienz der Lenkvorrichtung 10.

Die Verlagerung der Spindel 27g im laufenden Betrieb des Aktuators 10 wird von einem Steuergerät SG überwacht. Mittels eines Sensors 40 detektiert das Steuergerät SG den Verfahrweg, d. h. die Hubart und die Hubanzahl der Spindel 27g sowie deren Endpositi onen, z.B. bei jedem Richtungswechsel. Das Steuergerät SG speichert die Verlagerun gen und die Spindelpositionen und errechnet daraus die Situation der Schmierung in dem Bewegungsgewinde 20. Wenn im Vergleich mit in dem Steuergerät hinterlegten Kennlinien Grenzwerte erreicht werden, so kann das Steuergerät veranlassen, dass die Spindel 27 mit ihren Gewindebereichen x1 und x2 in Eingriff mit dem Innengewinde der Spindelmutter 25 gerät und einen Wartungshub ausführt. Hierzu wird der Stellhub so weit ausgeführt, dass annähernd ein maximaler Stellhub durchgeführt wird. Die Gewin deflanken des Innengewindes der Spindelmutter 25 nehmen den Schmierstoff auf, der auf den äußeren Gewindebereichen x1 , x2 lagert und das Steuergerät SG fährt die Lenkstange anschließend wieder in den Normalzustand zurück, d. h. in eine Position um den beabsichtigten Radlenkwinkel 8, 9 zu erreichen.

Berücksichtigt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, d.h. nicht nur in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel, wenn mit dem Fahrzeug ein Fahrmanöver„kleinster Wendekreis“ gefahren wird. Hierbei wird an der Vorderachse und auch an der Hinter achse ein maximaler Radlenkwinkel eingestellt. Auch wenn dieses Fahrmanöver eher selten ist, so kann von einem Stellhub ausgegangen werden, der zumindest annähernd einem maximalen Stellhub entspricht. Mit anderen Worten kann statt eines Wartungshu bes auch ein solches Manöver gefahren werden bzw. dieser Stellhub wird berücksich tigt, so dass dann ein Wartungshub ggfs später auszuführen ist.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei Betrieb des Fahrzeuges wird mit dem Schritt des Erfassens die Verlagerung bzw. die Position im Sinne der jeweiligen Endpositionen Lenkstange bzw. Spindel erfasst. Die erfassten Daten zur Verlagerung und zur Position werden sodann in einem Steuergerät gespeichert. Das Speichern der Daten erfolgt fortwährend im Betrieb des Aktuators bzw. der steer-by-wire-Lenkvorrichtung 10 bzw. bei Betrieb des Fahrzeugs. Das Spei chern der Daten kann in Intervallen oder fortlaufend erfolgen. Nach dem Speichern der Daten werden diese jeweils mit einer Kennlinie verglichen, um zu überprüfen, ob die Grenzwerte, d. h. die Kennlinien erreicht werden. Ist das der Fall, wird in einem weite ren Schritt überprüft, ob das Fahrzeug sich im Stillstand befindet und falls dieses der Fall ist, gibt das Steuergerät in Abhängigkeit von Umfeldinformationen ein Stellsignal an den Aktuator 10 aus, so dass dieser einen Wartungshub ausführt. Bei einem Wartungs hub wird mittels Drehung der Spindelmutter 25 die Spindel 27 in einen Bereich verla gert, so dass das Innengewinde der Spindelmutter 25 Schmierstoff aufnehmen kann. Ist der Wartungshub beendet, wird das Verfahren fortwährend ausgeführt. Ist die Kennlinie nicht erreicht, werden fortwährend Daten zur Verlagerung und zur Position der Spindel 27 erfasst. Diese können bei Bedarf z.B. zu Wartungszwecken ausgelesen werden. Be findet sich das Fahrzeug nicht im Stillstand werden somit Daten zur Verlagerung und zur Position der Spindel 27 erfasst bzw. diese Daten gespeichert.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist gewährleistet, dass Schmierstoff stets in ausreichender Menge in dem Bewegungsgewinde der Lenkvorrichtung zur Verfügung steht und es somit zu der für die Lenkvorrichtung vorbestimmten Lebensdauer ausrei chend ist. Mit dem vorgenannten Verfahren erübrigt sich eine spezielle und aufwändige mechanische Bearbeitung der Gewinde der Spindel bzw. der Spindelmutter, um alterna tiv eine ausreichende Schmierung zu gewährleisten. Bei Einsatz des Verfahrens kann auf die üblicherweise bei einem derartigen Bewegungsgewinde eingesetzten Abstreif- und Dichtelemente verzichtet werden bzw. diese können einfacher ausgeführt werden. Dieses ist möglich, weil die Abstreiffunktion nicht mehr vorrangig ist, um den Schmier stoff innerhalb des Bewegungsgewindes zu halten. Die Erfindung löst somit das Prob lem der stets schwierigen Abdichtung durch Abstreifelemente in einem Bewegungsge winde. Durch die vorgenannte Lösung können somit Gewindespindeln mit genormten Gewinden verwendet werden. Der wartungsfreie Betrieb der vorgenannten Lenkvorrich tung ist somit problemlos und in der hier dargestellten vorteilhaften Weise möglich.

Bezuqszeichen

1 Fahrzeugachse

Hilfsrahmen, Fahrzeugaufbau

Lenker

Rad

Radlenkwinkel

10 Lenkvorrichtung, Aktuator 12 Lenkung

20 Bewegungsgewinde

21 Gehäuse

22 Antriebsmotor, Elektromotor

23 Lenker

25 Spindelmutter

26 Wälzlager

27 Lenkstange

27g Spindel

28 Gelenk

29 Gelenk

30 Riemenrad

32 Antriebsritzel

34 (Zahn-) Riemen

36 Aufschraubzapfen

38 Aufschraubzapfen

40 Sensor, Sensorik a Längsachse

h Hochachse

I Gewindelänge xO mittlerer Gewindeabschnitt, Haupteingriff, Haupteingriffsbereich x1 äußerer Gewindebereich

x2 äußerer Gewindebereich

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Schmierung eines Bewegungsgewindes 20 einer steer-by- wire-Lenkvorrichtung 10, wobei mittels eines Bewegungsgewindes 20 eine Lenk stange 27, 27g gegenüber der Lenkvorrichtung 10 entlang ihrer Längsachse a verlagert wird,

gekennzeichnet durch die Schritte

- Verlagerung der Lenkstange 27, 27g in Abhängigkeit eines beabsichtigten Radlenkwinkels 8, 9,

und

- Verlagern der Lenkstange 27, 27g in eine Position zur Aufnahme des vorhan denen Schmierstoffs auf der Lenkstange 27, 27g in Abhängigkeit der vorher gehenden Verlagerung der Lenkstange 27, 27g, so dass eine gleichmäßige Schmierstoffversorgung in dem Bewegungsgewinde 20 ermöglicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verlage rung der Lenkstange 27, 27g und/oder die Position der Lenkstange 27, 27g er fasst und gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gespei cherten Verlagerungen und/oder die Spindelpositionen zumindest in Intervallen mit zumindest einer Kennlinie verglichen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Po sition zur Aufnahme des vorhandenen Schmierstoffs aus den gespeicherten Ver lagerungen und Spindelpositionen errechnet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, dass die Verlagerungen und die Spindelpositionen mittels einer, vorzugs weise berührungslos arbeitenden Sensorik 40 erfasst werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass zusätzlich zu den Verlagerungen und Spindelpositionen zumin dest Umgebungsparameter wie Temperatur innerhalb der Lenkvorrichtung 10 und/oder Drehzahl des Antriebsmotors und/oder Lastfall der Lenkvorrichtung 10 berücksichtigt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlage rungen und/oder Spindelpositionen und/oder Umgebungsparameter mittels eines Steuergeräts SG erfasst und gespeichert werden, wobei das Steuergerät SG die Verlagerung der Lenkstange 27, 27g in die Position zur Aufnahme des vorhande nen Schmierstoffs, errechnet und/oder ausführt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Position zur Aufnahme des vorhandenen Schmierstoffs bei Stillstand des Fahrzeugs in Abhängigkeit zumindest einer Umfeld Information an gefahren wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass ein notwendiger Wartungshub dem Fahrzeugführer angezeigt wird.

10. Steuergerät SG zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorher gehenden Ansprüche.

1 1 . Steuergerät SG nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät SG Teil der Lenkvorrichtung 10 ist.

12. Steer-by-wire-Lenkvorrichtung 1 1 , gekennzeichnet durch ein Steuergerät SG nach den Ansprüchen 9 oder 10 zum Ausführen eines Verfahrens nach ei nem der Ansprüche von 1 bis 8, wobei die Lenkvorrichtung 10 vorzugsweise als Hinterachslenkung ausgebildet ist.