WO2021074190A1

WO2021074190A1 - Lenkgetriebe für ein elektromechanisches lenksystem für ein fahrzeug und elektromechanisches lenksystem für ein fahrzeug

Info

Publication number: WO2021074190A1
Application number: PCT/EP2020/078842
Authority: WO
Inventors: Christian Wirth; Franz-Thomas MITTERER; János Tóth; Sven Krüger; Ahmed SALEME; Huba NÉMETH; Stephan Krinke
Original assignee: Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2021-04-22
Also published as: US20240132144A1; CN114585551A; DE102019127965B4; DE102019127965A1; CN114585551B; JP2022553246A; US20240227918A9; JP7504991B2

Abstract

Es wird ein Lenkgetriebe (120) für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug vorgestellt. Das Lenkgetriebe (120) weist eine mit einer Lenksäule des Lenksystems koppelbare oder gekoppelte Eingangswelle (122), eine mit einem Lenkstockhebel des Lenksystems koppelbare oder gekoppelte Segmentwelle (121), ein Winkelgetriebe (240), ein Servogetriebe (250) und einen Elektromotor (230) zum Antreiben des Servogetriebes (250) auf. Das Winkelgetriebe (240) ist als ein Kegelradgetriebe ausgeführt. Die Eingangswelle (121) und der Elektromotor (230) sind mit dem Servogetriebe (250) verbunden. Das Servogetriebe (250) ist mit dem Winkelgetriebe (240) verbunden. Das Winkelgetriebe (240) ist mit der Segmentwelle (122) verbunden. Das Winkelgetriebe (240) ist ausgeformt, um ein Drehmoment von dem Servogetriebe (250) über zwei Übertragungswege auf die Segmentwelle (122) zu übertragen.

Description

BESCHREIBUNG

Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug und elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug und auf ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug.

Ein Servolenkungssystem als Teil eines Lenksystems eines Nutzfahrzeugs kann üblicherweise als ein Hydrauliksystem realisiert sein. Hydrauliksysteme können hinsichtlich einer Energieeffizienz nachteilig sein, wobei zur Bereitstellung einer Lenkkraft zu jeder Zeit ein hoher Volumenstrom durch die Lenkung zu pumpen ist. Ferner können Funktionserweiterungen zusätzlich zu der eigentlichen Lenkfunktion, wie beispielsweise Fahrerassistenzsysteme, aufwendig darstellbar sein. Des Weiteren können zwischen einer Lenkpumpe und einem Lenkgetriebe aufgrund von deren getrennten Einbauorten üblicherweise Leitungen erforderlich sein, die bei einer Fahrzeugmontage zu installieren, zu füllen und zu prüfen sind.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug und ein verbessertes elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug und durch ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen gelöst.

Gemäß Ausführungsformen kann als Lenkgetriebe insbesondere für eine Servolenkung eines Lenksystems für ein Nutzfahrzeug bzw. für ein Lenksystem für ein Nutzfahrzeug ein als Kegelradgetriebe ausgeführtes Winkelgetriebe für eine elektrische Servolenkung mit Planetenservogetriebe bereitgestellt werden. Ein solches Servolenkungsgetriebe für ein Nutzfahrzeug kann ausgebildet sein, um beispielsweise eine Drehbewegung des Lenkgetriebes durch ein Kegelradgetriebe in eine Schwenkbewegung einer Ausgangswelle zu übertragen. Das Kegelradgetriebe kann derart ausgeführt sein, dass ein Eingangsdrehmoment eines solchen Unterstützungsgetriebes auf zwei Verteilungswege aufgeteilt wird, die ein Drehmoment an das Kegelrad anlegen, das mit einer Ausgangswelle bzw. Segmentwelle des Lenkgetriebes verbunden sein kann.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen ein robustes, wartungsarmes, zuverlässiges und kompaktes Lenkgetriebe bzw. elektromechanisches Lenkgetriebe bereitgestellt werden. Dazu kann eine Lenkhilfe insbesondere durch zwei in Reihe geschaltete Planetenservogetriebe verstärkt werden, die durch einen Elektromotor angetrieben sind. Zwischen den zwei Planetenservogetrieben kann beispielsweise zumindest ein Stirnradgetriebe angeordnet sein, wodurch auch eine Verbindung zur Lenksäule bzw. zum Lenkrad realisiert sein kann und eine Lenkradeingabe an die Servogetriebeeinheit angelegt werden kann. Insbesondere können in einer letzten Getriebestufe die Lenkeingabe und ein Unterstützungsdrehmoment an das Kegelradgetriebe angelegt werden, das die Drehbewegung in eine Schwenkbewegung eines Lenkstockhebels übertragen kann, der an einer Ausgangswelle bzw. Segmentwelle des Lenkgetriebes angebracht sein kann. Das Kegelradgetriebe kann, weise derart ausgelegt sein, dass ein Eingangsdrehmoment eines solchen Unterstützungsgetriebes auf zwei Aufteilungswege verteilt wird, welche das Drehmoment an ein Kegelrad des Kegelradgetriebes anlegen, das mit der Ausgangswelle bzw. Segmentwelle verbunden ist.

Ein Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug weist eine mit einer Lenksäule des Lenksystems koppelbare oder gekoppelte Eingangswelle, eine mit einem Lenkstockhebel des Lenksystems koppelbare oder gekoppelte Segmentwelle, ein Winkelgetriebe, ein Servogetriebe und einen Elektromotor zum Antreiben des Servogetriebes auf, wobei das Winkelgetriebe als ein Kegelradgetriebe ausgeführt ist, wobei die Eingangswelle und der Elektromotor mit dem Servogetriebe verbunden sind, wobei das Servogetriebe mit dem Winkelgetriebe verbunden ist, wobei das Winkelgetriebe mit der Segmentwelle verbunden ist, wobei das Winkelgetriebe ausgeformt ist, um ein Drehmoment von dem Servogetriebe über zwei Übertragungswege auf die Segmentwelle zu übertragen. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug zur Beförderung von Personen und zusätzlich oder alternativ Waren handeln, insbesondere um ein Nutzfahrzeug, beispielsweise einen Lastkraftwagen oder dergleichen. Jedes der Getriebe kann auch als eine Getriebeeinheit bezeichnet werden. Wenn zwei Komponenten miteinander in Eingriff stehen, verbunden oder gekoppelt sind, kann ein Formschluss und zusätzlich oder alternativ ein Kraftschluss zwischen den Komponenten bestehen.

Insbesondere kann das als Kegelradgetriebe ausgeführte Winkelgetriebe ein Kegelrad, ein erstes Ritzel und ein zweites Ritzel aufweisen. Hierbei können die Ritzel mit dem Kegelrad in Eingriff stehen. Das erste Ritzel kann mit einer ersten Komponente des Servogetriebes verbunden sein. Das zweite Ritzel kann mit einer zweiten Komponente des Servogetriebes verbunden sein. Das erste Ritzel kann Teil eines ersten der Übertragungswege sein. Das zweite Ritzel kann Teil eines zweiten der Übertragungswege sein. Dabei können die Ritzel mit dem Kegelrad an gegenüberliegenden Enden eines Durchmessers des Kegelrades in Eingriff stehen.

Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige und robuste Drehmomentübertragung auf die Segmentwelle erreicht werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Servogetriebe ein erstes Planetengetriebe, ein erstes Stirnradgetriebe, ein zweites Planetengetriebe und ein zweites Stirnradgetriebe aufweisen. Hierbei kann die Eingangswelle über das erste Stirnradgetriebe mit dem ersten Planetengetriebe verbunden sein. Der Elektromotor kann über das zweite Planetengetriebe und das zweite Stirnradgetriebe mit dem ersten Planetengetriebe verbunden sein. Das erste Planetengetriebe kann mit dem Winkelgetriebe verbunden sein. So können ein vorteilhaftes Übersetzungsverhältnis und eine vorteilhafte Drehmomentaufteilung und Drehmomentübertragung realisiert werden.

Dabei kann das erste Stirnradgetriebe zwischen das zweite Stirnradgetriebe und das erste Planetengetriebe geschaltet sein. Hierbei kann das zweite Stirnradgetriebe zwischen das zweite Planetengetriebe und das erste Stirnradgetriebe geschaltet sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass durch die Stirnradgetriebe eine einfache Bauweise sowie ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden können. Auch kann dabei das erste Planetengetriebe ein erstes Hohlrad, ein erstes Sonnenrad und zumindest ein erstes Planetenrad aufweisen. Hierbei kann das erste Sonnenrad mit den Stirnradgetrieben verbunden sein. Das zumindest eine erste Planetenrad kann mit einem ersten von zwei Ritzeln des als Kegelradgetriebe ausgeführten Winkelgetriebes verbunden sein. Das erste Hohlrad kann mit einem zweiten der zwei Ritzel des als Kegelradgetriebe ausgeführten Winkelgetriebes verbunden sein. Auf diese Weise können eine zuverlässige Zusammenführung von Drehmomenten von der Eingangswelle und von dem Elektromotor sowie eine vorteilhafte Drehmomentaufteilung auf die zwei Übertragungswege erreicht werden.

Ferner kann dabei das zweite Planetengetriebe ein zweites Hohlrad, ein zweites Sonnenrad und zumindest ein zweites Planetenrad aufweisen. Hierbei kann das zweite Hohlrad an einem Gehäuse des Lenkgetriebes fixiert sein. Das zweite Sonnenrad kann mit dem Elektromotor verbunden sein. Das zumindest eine zweite Planetenrad kann mit dem zweiten Stirnradgetriebe verbunden sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Drehmoment des Elektromotors mit einem günstigen Übersetzungsverhältnis verstärkt werden kann.

Anders ausgedrückt kann das Servogetriebe zum Übertragen des Drehmoments von der Eingangswelle und von dem Elektromotor auf das Winkelgetriebe eine Stirnradgetriebestufe und eine Planetengetriebestufe aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine einfache Konstruktion, ein günstiges Übersetzungsverhältnis sowie ein hoher Wirkungsgrad realisiert werden können.

Dabei kann der Elektromotor über ein weiteres Planetengetriebe des Servogetriebes mit der Stirnradgetriebestufe verbunden sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine zuverlässige Verstärkung eines Drehmoments des Elektromotors bewirkt werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Servogetriebe zum Übertragen des Drehmoments von der Eingangswelle und von dem Elektromotor auf das Winkelgetriebe eine Riemenantriebsgetriebestufe und eine Planetengetriebestufe aufweisen. Die Riemenantriebsgetriebestufe kann auch als eine Riemengetriebestufe bezeichnet werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine kostengünstige und wartungsarme Drehmomentübertragung realisiert werden kann.

Insbesondere kann das erste Stirnradgetriebe als Riemengetriebe, Kettengetriebe, Schneckengetriebe, Wellgetriebe oder Exzentergetriebe ausgeführt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Planetengetriebe als Riemengetriebe, Kettengetriebe, Schneckengetriebe, Wellgetriebe oder Exzentergetriebe ausgeführt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Stirnradgetriebe als Riemengetriebe, Kettengetriebe, Schneckengetriebe, Wellgetriebe oder Exzentergetriebe ausgeführt sein. So ergeben sich vielfältige Ausgestaltungen bzw. ergibt sich ein vielfältiger Einsatz von Getriebetypen und Getriebekombinationen.

Ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug weist eine Lenksäule und einen Lenkstockhebel auf, wobei das elektromechanische Lenksystem eine Ausführungsform des vorstehend genannten Lenkgetriebes aufweist, wobei die Lenksäule und der Lenkstockhebel mittels des Lenkgetriebes miteinander verbunden sind.

In Verbindung mit dem elektromechanischen Lenksystem kann eine Ausführungsform des vorstehend genannten Lenkgetriebes vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um ein Lenkmoment, das ein Drehmoment einer Lenkeingabe an einem Lenkrad repräsentiert, und ein Unterstützungsmoment, das ein durch den Elektromotor und das Servogetriebe bereitgestelltes Drehmoment repräsentiert, über das Winkelgetriebe an die Segmentwelle anzulegen. Das elektromechanische Lenksystem kann als eine elektromechanische Servolenkung oder als eine Servolenkung mit elektromechanischem Antrieb bezeichnet werden.

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 einem elektromechanischen Lenksystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes gemäß einem

Ausführungsbeispiel; Fig. 3 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2 bzw. Fig. 3;

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2, Fig. 3 bzw.

Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 bzw. Fig. 5;

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2, Fig. 3, Fig.

4, Fig. 5 bzw. Fig. 6; und

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2, Fig. 3, Fig.

4, Fig. 5, Fig. 6 bzw. Fig. 7.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem elektromechanischen Lenksystem 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich um ein Kraftfahrzeug, insbesondere um ein Nutzfahrzeug, wie beispielsweise einen Lastkraftwagen oder dergleichen. Das Lenksystem 110 weist eine Lenksäule 114 und ein Lenkstockhebel 116 auf. Die Lenksäule 114 ist mit einem Lenkrad 112 verbunden. Das Lenkrad 112 kann auch Teil des Lenksystems 110 sein. Der Lenkstockhebel 116 ist über geeignete Einrichtungen mit lenkbaren Rädern beispielhaft einer Achse des Fahrzeugs 100 gekoppelt. Ferner weist das Lenksystem 110 ein Lenkgetriebe 120 auf. Das Lenkgetriebe 120 ist als ein elektromechanisches Lenkgetriebe bzw. mit elektromechanischem Antrieb ausgeführt. Mittels des Lenkgetriebes 120 bzw. über das Lenkgetriebe 120 sind die Lenksäule 114 und der Lenkstockhebel 116 miteinander verbunden. Hierbei sind in Fig. 1 auch eine Eingangswelle 121 und eine Segmentwelle 122 des Lenkgetriebes 120 gezeigt. Die Eingangswelle 121 ist mit der Lenksäule 114 verbunden. Die Segmentwelle 122 ist mit dem Lenkstockhebel 116 verbunden. Auf das Lenkgetriebe 120 wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren noch detaillierter eingegangen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Lenkgetriebe 120 entspricht oder ähnelt dem Lenkgetriebe aus Fig. 1. Somit ist das Lenkgetriebe 120 für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug vorgesehen. Das Lenkgetriebe 120 umfasst die mit der Lenksäule des Lenksystems koppelbare oder gekoppelte Eingangswelle 121, die mit dem Lenkstockhebel des Lenksystems koppelbare oder gekoppelte Segmentwelle 122, ein Winkelgetriebe 240, ein Servogetriebe 250 und einen Elektromotor 230 zum Antreiben des Servogetriebes 250, und somit auch des Winkelgetriebes 240. Ferner ist in Fig. 2 zu Veranschaulichungszwecken auch das Lenkrad 112 des Lenksystems als mit der Eingangswelle 121 verbunden gezeigt.

Das Winkelgetriebe 240 ist als ein Kegelradgetriebe ausgeführt. Die Eingangswelle 121 und der Elektromotor 230 sind mit dem Servogetriebe 250 verbunden. Das Servogetriebe 250 ist mit dem Winkelgetriebe 240 verbunden. Das Winkelgetriebe 240 ist mit der Segmentwelle 122 verbunden. Das Winkelgetriebe 240 ist ausgeformt, um ein Drehmoment von dem Servogetriebe 250 über zwei Übertragungswege auf die Segmentwelle 122 zu übertragen.

Das als Kegelradgetriebe ausgeführte Winkelgetriebe 240 weist ein Kegelrad 242, ein erstes Ritzel 244 und ein zweites Ritzel 246 auf. Das erste Ritzel 244 und das zweite Ritzel 246 sind um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert, die sich entlang einer Zwischenachse 248 erstreckt. Das erste Ritzel 244 ist an der Zwischenachse 248 angebracht. Die Ritzel 244 und 246 stehen mit dem Kegelrad 242 in Eingriff. Eine Drehachse des Kegelrades 242 erstreckt sich normal bzw. orthogonal bezüglich der Zwischenachse 248. Das Kegelrad 242 ist mit der Segmentwelle 122 verbunden. Das erste Ritzel 244 ist Teil eines ersten der Übertragungswege. Das zweite Ritzel 246 ist Teil eines zweiten der Übertragungswege.

Das Servogetriebe 250 weist ein erstes Planetengetriebe 260, ein erstes Stirnradgetriebe 270, ein zweites Planetengetriebe 280 und ein zweites Stirnradgetriebe 290 auf. Die Eingangswelle 121 ist über das erste Stirnradgetriebe 270 mit dem ersten Planetengetriebe 260 verbunden. Der Elektromotor 230 ist über das zweite Planetengetriebe 280 und das zweite Stirnradgetriebe 290 mit dem ersten Planetengetriebe 260 verbunden. Das erste Planetengetriebe 260 ist mit dem Winkelgetriebe 240 verbunden.

Das erste Planetengetriebe 260 weist ein erstes Hohlrad 262, ein erstes Sonnenrad 264 und zumindest ein erstes Planetenrad 266 auf. Das erste Sonnenrad 264 ist mit den Stirnradgetrieben 270 und 290, genauer gesagt direkt mit dem ersten Stirnradgetriebe 270 verbunden. Das zumindest eine erste Planetenrad 266 ist mit dem ersten Ritzel 244 des Winkelgetriebes 240 verbunden. Somit ist das erste Ritzel 244 mit dem zumindest einen ersten Planetenrad 266 als einer ersten Komponente des Servogetriebes 250 verbunden. Das erste Hohlrad 262 ist mit dem zweiten Ritzel 246 des Winkelgetriebes 240 verbunden. Somit ist das zweite Ritzel 246 mit dem ersten Hohlrad 262 als einer zweiten Komponente des Servogetriebes 250 verbunden.

Beispielhaft weist der Elektromotor 230 ein Drehmoment von 20 Newtonmeter auf, weisen das zweite Planetengetriebe 280 und das zweite Stirnradgetriebe 290 einen Wirkungsgrad von 97 Prozent auf, weist das erste Stirnradgetriebe 270 ein Übersetzungsverhältnis von etwa 0,50 und einen Wirkungsgrad von 99 Prozent auf, weist das erste Planetengetriebe 260 eine Übersetzung von etwa -6 und einen Wirkungsgrad von etwa 97,5 Prozent auf und weisen beide Übertragungswege des Winkelgetriebes 240 ein Übersetzungsverhältnis von etwa 3 und einen Wirkungsgrad von 90 Prozent auf, wobei sich an der Segmentwelle 122 ein Drehmoment von 8500 Newtonmeter ergibt

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 2. Das in Fig. 3 gezeigte Lenkgetriebe 120 entspricht hierbei dem Lenkgetriebe aus Fig. 2 mit Ausnahme dessen, dass zusätzlich das zweite Planetengetriebe 280 und das zweite Stirnradgetriebe 290 explizit bzw. detaillierter dargestellt sind.

Das zweite Planetengetriebe 280 weist ein zweites Hohlrad 382, ein zweites Sonnenrad 384 und zumindest ein zweites Planetenrad 386 auf. Das zweite Hohlrad 382 ist an einem Gehäuse des Lenkgetriebes 120 fixiert. Das zweite Sonnenrad 384 ist mit dem Elektromotor 230 verbunden. Das zumindest eine zweite Planetenrad 386 ist mit dem zweiten Stirnradgetriebe 290 verbunden. Somit ist das erste Stirnradgetriebe 270 zwischen das zweite Stirnradgetriebe 290 und das erste Planetengetriebe 260 geschaltet. Das zweite Stirnradgetriebe 290 ist zwischen das zweite Planetengetriebe 280 und das erste Stirnradgetriebe 270 geschaltet. Beispielhaft weist Elektromotor 230 im Betrieb ein Drehmoment von 20 Newtonmeter auf, beispielhaft weist das zweite Planetengetriebe 280 ein Übersetzungsverhältnis von 5,0 auf und beispielhaft weist das zweite Stirnradgetriebe 290 ein Übersetzungsverhältnis von 2,56 auf, wobei sich an dem ersten Planetengetriebe 260 bei beispielsweise einem Wirkungsgrad von 97% für das kombinierte Getriebe 280 und 290 ein erstes Drehmoment von beispielsweise 248 Newtonmeter eingangsseitig, und ein zweites Drehmoment von beispielsweise 1453 Newtonmeter und ein drittes Drehmoment von beispielsweise 1695 Newtonmeter ausgangseitig bei beispielsweise einem Wirkungsgrad von 98% für 260 ergeben. Dann ergebensich an dem Winkelgetriebe 240 für den ersten Übertragungsweg ein Drehmoment von beispielsweise 4577 Newtonmeter ausgangsseitig und für den zweiten Übertragungsweg ein Drehmoment von beispielsweise 3923 Newtonmeter ausgangsseitig bei beispielsweise einem Wirkungsgrad von 90% für 240, und an der Segmentwelle 122 ein aufsummiertes Gesamtdrehmoment von beispielsweise 8500 Nm.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 2 bzw. Fig. 3. Hierbei ist das Lenkgetriebe 120 in einer Schrägansicht dargestellt. Darstellungsbedingt sind in Fig. 4 von dem Lenkgetriebe 120 dabei die Eingangswelle 121, die Segmentwelle 122, der Elektromotor 230, zudem das Kegelrad 242, das erste Ritzel 244, das zweite Ritzel 246 und die Zwischenachse 248 des Winkelgetriebes, ferner das erste Planetengetriebe 260, das erste Stirnradgetriebe 270, das zweite Planetengetriebe 280 und das zweite Stirnradgetriebe 290 des Servogetriebes sowie zusätzlich eine weitere Eingangswelle 423 und ein Gehäuse 424 explizit bezeichnet.

Das elektromechanische Lenkgetriebe 120 für Nutzfahrzeuge gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die weitere Eingangswelle 423, die durch einen Drehstab mit der Zwischenwelle 248 des Kegelradgetriebes 240 verbunden ist. Das Kegelradgetriebe 240 ist mit der Ausgangswelle bzw. Segmentwelle 122 verbunden, welche eine Schwenkbewegung für die Lenkeingabe auf den Lenkstockhebel und die verbundenen gelenkten Räder, insbesondere Vorderräder des Fahrzeugs durchführt. Das erste Planetengetriebe 260 und das erste Stirnradgetriebe 270 verstärken ein Lenkmoment und eine Bewegung, die durch die Eingangswelle 121, die direkt mit dem Lenkrad verbunden ist, eingebracht werden. Ein Unterstützungsdrehmoment, das durch den Elektromotor 230 erzeugt wird, wird durch ein das zweite Planetengetriebe 280 und das zweite Stirnradgetriebe 290 verstärkt und auf das erste Planetengetriebe 260 übertragen.

Das Lenkgetriebe 120 weist beispielhaft Abmessungen auf, die einem Bauraum von beispielsweise 250 Millimeter mal 635 Millimeter mal 255 Millimeter entsprechen.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 2, Fig. 3 bzw. Fig. 4. Das Lenkgetriebe 120 ist in Fig. 5 in einer Draufsicht normal bzw. orthogonal bezüglich der Zwischenachse 248 dargestellt. Die Darstellung in Fig. 5 entspricht hierbei der Darstellung aus Fig. 4 mit Ausnahme dessen, dass in Fig. 5 die Perspektive unterschiedlich ist und die Segmentwelle darstellungsbedingt verdeckt ist.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 bzw. Fig. 5. Das Lenkgetriebe 120 ist in Fig. 6 in einer Draufsicht normal bzw. orthogonal bezüglich der Zwischenachse 248 und um etwa 90 Grad relativ zu der Perspektive aus Fig. 5 gedreht dargestellt. Die Darstellung in Fig. 6 entspricht hierbei der Darstellung aus Fig. 4 mit Ausnahme dessen, dass in Fig. 6 die Perspektive unterschiedlich ist und die Eingangswelle darstellungsbedingt verdeckt ist.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 bzw. Fig. 6. Das Lenkgetriebe 120 ist in Fig. 7 in einer Draufsicht auf den Elektromotor 230 entlang der Zwischenachse dargestellt. Die Darstellung in Fig. 7 entspricht hierbei der Darstellung aus Fig. 4, Fig. 5 bzw. Fig. 6 mit Ausnahme dessen, dass in Fig. 7 darstellungsbedingt von dem Lenkgetriebe 120 lediglich die Eingangswelle 121, die Segmentwelle 122, der Elektromotor 230, das erste Stirnradgetriebe 270, das zweite Stirnradgetriebe 290 und das Gehäuse 424 explizit gezeigt sind.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 bzw. Fig. 7. Das Lenkgetriebe 120 ist in Fig. 8 in einer schematischen Teilschnittansicht entlang der Zwischenachse dargestellt. Die Darstellung in Fig. 8 ähnelt oder entspricht der Darstellung aus Fig. 2 bzw. Fig. 3 mit Ausnahme dessen, dass in Fig. 8 aus Gründen der Übersichtlichkeit und des verfügbaren Platzes von dem Lenkgetriebe 120 lediglich die Eingangswelle 121, die Segmentwelle 122, der Elektromotor 230, dass Stirnradgetriebe 240 und das Servogetriebe 250 gezeigt sind.

Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren wird nachfolgend das Lenkgetriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel bzw. eine Funktion desselben bei Betrieb zusammenfassend und mit anderen Worten nochmals erläutert.

Ein Lenkmoment, welches von einem Fahrer stammt, wird durch eine Stirnradgetriebestufe bzw. das erste Stirnradgetriebe 270 auf eine das erste Sonnenrad 264 tragende Sonnenradwelle des ersten Planetengetriebesatzes bzw. des ersten Planetengetriebes 260 übertragen. Das erste Planetengetriebe 260 ist als ein herkömmlicher Umlaufgetriebezug mit der Sonnenradwelle, einer das zumindest eine erste Planetenrad 266 tragenden Trägerwelle und einer das erste Hohlrad 262 tragenden Hohlradwelle sowie einer negativen Standübersetzung ausgeführt. Das erste Planetengetriebe 260 ist ausgebildet, um eine Eingangsleistung auf zwei getrennte Pfade aufzuteilen: einen entlang dem Planetenträger und einen anderen entlang der Hohlradwelle. Der Planetenträger beziehungsweise die Trägerwelle ist mit der Zwischenwelle 248 verbunden und treibt das erste Ritzel 244 des Kegelradgetriebesatzes bzw. Winkelgetriebes 240 an. Die Hohlradwelle ist mit dem zweiten Ritzel 246 des Winkelgetriebes 240 verbunden. Eine Drehrichtung der Trägerwelle ist entgegengesetzt zu jener der Hohlradwelle. Da eine Leistung von sowohl der Trägerwelle als auch der Hohlradwelle des ersten Planetengetriebes 260 negativ ist, haben auch die Drehmomente unterschiedliche Richtungen. Da die Ritzel 244 und 246 des Winkelgetriebes 240 an gegenüberliegenden Seiten kämmen bzw. eingreifen, wird die von beiden Leistungspfaden bzw. Übertragungswegen ankommende Leistung auf die Ausgangswelle bzw. Segmentwelle 122 aufsummiert.

Das Unterstützungsdrehmoment, welches durch den Elektromotor 230 erzeugt wird, wird durch das zweite Planetengetriebe 280 und das zweite Stirnradgetriebe 290 verstärkt und auf die Sonnenradwelle des ersten Planetengetriebes 260 übertragen, wo es dem modifizierten Lenkmoment überlagert wird. Das zweite Planetengetriebe 280 ist als ein herkömmlicher Umlaufgetriebezug mit einer das zweite Sonnenrad 384 tragenden Sonnenradwelle, einer das zumindest eine zweite Planetenrad 386 tragenden Trägerwelle und einer das zweite Hohlrad 382 tragenden Hohlradwelle sowie einer negativen Standübersetzung ausgeführt. Das zweite Hohlrad 382 ist an dem Gehäuse 484 des Lenkgetriebes 120 fixiert. Ein Eingangsdrehmoment einer Rotorwelle bzw. Läuferwelle des Elektromotors 230 wird in dem zweiten Planetengetriebe 280 gemäß den allgemeinen Gesetzen von Umlaufgetriebezügen verstärkt auf die Trägerwelle übertragen, die mit einem Ritzel der nachfolgenden Stirnradgetriebestufe bzw. des zweiten Stirnradgetriebes 290 verbunden ist. Das angetriebene Rad des zweiten Stirnradgetriebes 290 ist an der Sonnenradwelle des ersten Planetengetriebes 260 befestigt. Von da an ist der Pfad des Leistungsflusses identisch mit jenem des Lenkmoments des Fahrers.

Weitere Vorteile von Ausführungsbeispielen bestehen darin, dass eine Einstellung der Lenkübersetzung, beispielsweise je nach Kundenwunsch oder Herstellerwunsch, durch entsprechende Auslegung bzw. Dimensionierung der Stirnräder des Stirnradgetriebes 270 einfach realisierbar ist, ferner darin, dass eine einfache Realisierung eines steer-by- wire-Lenksystems durch Entfall von Lenkrad 112, Eingangswelle 121 und erstem Stirnradgetriebe 270 gegeben ist, und darin, dass vielfältige Ausgestaltungen bzw. ein vielfältiger Einsatz von Getriebetypen und Getriebekombinationen von erstem Stirnradgetriebe 270, zweitem Planetengetriebe 280 und zweitem Stirnradgetriebe 290 möglich sind, wobei denkbare Getriebevarianten alle gängigen bzw. bekannten Typen wie Riemengetriebe, Kettengetriebe, Schneckengetriebe, Wellgetriebe,

Exzentergetriebe etc. umfassen.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Fahrzeug

110 Lenksystem

112 Lenkrad

114 Lenksäule

116 Lenkstockhebel

120 Lenkgetriebe

121 Eingangswelle

122 Segmentwelle

230 Elektromotor

240 Winkelgetriebe

242 Kegelrad

244 erstes Ritzel

246 zweites Ritzel

248 Zwischenachse

250 Servogetriebe

260 erstes Planetengetriebe

262 erstes Hohlrad

264 erstes Sonnenrad

266 erstes Planetenrad

270 erstes Stirnradgetriebe

280 zweites Planetengetriebe

290 zweites Stirnradgetriebe

382 zweites Hohlrad

384 zweites Sonnenrad

386 zweites Planetenrad

423 weitere Eingangswelle

424 Gehäuse

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Lenkgetriebe (120) für ein elektromechanisches Lenksystem (110) für ein Fahrzeug (100), wobei das Lenkgetriebe (120) eine mit einer Lenksäule (114) des Lenksystems (110) koppelbare oder gekoppelte Eingangswelle (121), eine mit einem Lenkstockhebel (116) des Lenksystems (110) koppelbare oder gekoppelte Segmentwelle (122), ein Winkelgetriebe (240), ein Servogetriebe (250) und einen Elektromotor (230) zum Antreiben des Servogetriebes (250) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelgetriebe (240) als ein Kegelradgetriebe ausgeführt ist, wobei die Eingangswelle (121) und der Elektromotor (230) mit dem Servogetriebe (250) verbunden sind, wobei das Servogetriebe (250) mit dem Winkelgetriebe (240) verbunden ist, wobei das Winkelgetriebe (240) mit der Segmentwelle (122) verbunden ist, wobei das Winkelgetriebe (240) ausgeformt ist, um ein Drehmoment von dem Servogetriebe (250) über zwei Übertragungswege auf die Segmentwelle (122) zu übertragen.

2. Lenkgetriebe (120) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das als Kegelradgetriebe ausgeführte Winkelgetriebe (240) ein Kegelrad (242), ein erstes Ritzel (244) und ein zweites Ritzel (246) aufweist, wobei die Ritzel (244, 246) mit dem Kegelrad (242) in Eingriff stehen, wobei das erste Ritzel (244) mit einer ersten Komponente (266) des Servogetriebes (250) verbunden ist, wobei das zweite Ritzel (246) mit einer zweiten Komponente (262) des Servogetriebes (250) verbunden ist, wobei das erste Ritzel (244) Teil eines ersten der Übertragungswege ist, wobei das zweite Ritzel (246) Teil eines zweiten der Übertragungswege ist.

3. Lenkgetriebe (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Servogetriebe (250) ein erstes Planetengetriebe (260), ein erstes Stirnradgetriebe (270), ein zweites Planetengetriebe (280) und ein zweites Stirnradgetriebe (290) aufweist, wobei die Eingangswelle (121) über das erste Stirnradgetriebe (270) mit dem ersten Planetengetriebe (260) verbunden ist, wobei der Elektromotor (230) über das zweite Planetengetriebe (280) und das zweite Stirnradgetriebe (290) mit dem ersten Planetengetriebe (260) verbunden ist, wobei das erste Planetengetriebe (260) mit dem Winkelgetriebe (240) verbunden ist.

4. Lenkgetriebe (120) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stirnradgetriebe (270) zwischen das zweite Stirnradgetriebe (290) und das erste Planetengetriebe (260) geschaltet ist, wobei das zweite Stirnradgetriebe (290) zwischen das zweite Planetengetriebe (280) und das erste Stirnradgetriebe (270) geschaltet ist.

5. Lenkgetriebe (120) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetengetriebe (260) ein erstes Hohlrad (262), ein erstes Sonnenrad (264) und zumindest ein erstes Planetenrad (266) aufweist, wobei das erste Sonnenrad (264) mit den Stirnradgetrieben (270, 290) verbunden ist, wobei das zumindest eine erste Planetenrad (266) mit einem ersten (244) von zwei Ritzeln (244, 246) des als Kegelradgetriebe ausgeführten Winkelgetriebes (240) verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (262) mit einem zweiten (246) der zwei Ritzel (244, 246) des als Kegelradgetriebe ausgeführten Winkelgetriebes (240) verbunden ist.

6. Lenkgetriebe (120) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Planetengetriebe (280) ein zweites Hohlrad (382), ein zweites Sonnenrad (384) und zumindest ein zweites Planetenrad (386) aufweist, wobei das zweite Hohlrad (382) an einem Gehäuse (424) des Lenkgetriebes (120) fixiert ist, wobei das zweite Sonnenrad (384) mit dem Elektromotor (230) verbunden ist, wobei das zumindest eine zweite Planetenrad (386) mit dem zweiten Stirnradgetriebe (290) verbunden ist.

7. Lenkgetriebe (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Servogetriebe (250) zum Übertragen des Drehmoments von der Eingangswelle (121) und von dem Elektromotor (230) auf das Winkelgetriebe (240) eine Stirnradgetriebestufe (270, 290) und eine Planetengetriebestufe (260, 280) aufweist.

8. Lenkgetriebe (120) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (230) über ein weiteres Planetengetriebe (280) des Servogetriebes (250) mit der Stirnradgetriebestufe (270, 290) verbunden ist.

9. Lenkgetriebe (120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Servogetriebe (250) zum Übertragen des Drehmoments von der Eingangswelle (121) und von dem Elektromotor (230) auf das Winkelgetriebe (240) eine Riemenantriebsgetriebestufe und eine Planetengetriebestufe (260, 280) aufweist.

10. Lenkgetriebe (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stirnradgetriebe (270) als Riemengetriebe, Kettengetriebe, Schneckengetriebe, Wellgetriebe oder Exzentergetriebe ausgeführt ist, und/oder wobei das zweite Planetengetriebe (280) als Riemengetriebe, Kettengetriebe, Schneckengetriebe, Wellgetriebe oder Exzentergetriebe ausgeführt ist, und/oder wobei das zweite Stirnradgetriebe (290) als Riemengetriebe, Kettengetriebe, Schneckengetriebe, Wellgetriebe oder Exzentergetriebe ausgeführt ist.

11. Elektromechanisches Lenksystem (110) für ein Fahrzeug (100), wobei das

Lenksystem (110) eine Lenksäule (114) und einen Lenkstockhebel (116) aufweist, gekennzeichnet durch ein Lenkgetriebe (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Lenksäule (114) und der Lenkstockhebel (116) mittels des Lenkgetriebes (120) miteinander verbunden sind.