WO2022063517A1 - Lenksystem für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug - Google Patents

Lenksystem für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
WO2022063517A1
WO2022063517A1 PCT/EP2021/073651 EP2021073651W WO2022063517A1 WO 2022063517 A1 WO2022063517 A1 WO 2022063517A1 EP 2021073651 W EP2021073651 W EP 2021073651W WO 2022063517 A1 WO2022063517 A1 WO 2022063517A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steering
vehicle
steering gear
gear
coupled
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/073651
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mario Lübstorf
Original Assignee
Knorr-Bremse Systeme für 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 für Nutzfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
Priority to US18/028,615 priority Critical patent/US20230331292A1/en
Priority to JP2023519392A priority patent/JP2023542721A/ja
Priority to CN202180065889.XA priority patent/CN116323371A/zh
Publication of WO2022063517A1 publication Critical patent/WO2022063517A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/003—Backup systems, e.g. for manual steering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0418—Electric motor acting on road wheel carriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0421—Electric motor acting on or near steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/20—Links, e.g. track rods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D3/00—Steering gears
    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B62D3/04—Steering gears mechanical of worm type
    • B62D3/06—Steering gears mechanical of worm type with screw and nut

Definitions

  • Steering system for a vehicle in particular a commercial vehicle
  • the present invention relates to a steering system for a vehicle, in particular a commercial vehicle, with at least one first steering gear and with at least one first steering mechanism for steering at least one first vehicle wheel, the first steering gear being coupled to the first steering mechanism, with at least one second steering gear and with at least a second steering mechanism for steering at least one second vehicle wheel, the second steering gear being coupled to the second steering mechanism, and having at least one tensioning mechanism.
  • DE 10114600 A1 shows a vehicle steering system having a steering actuation device that can be actuated by the driver, in particular a steering wheel, an electromechanical actuating unit for controlling one steerable wheel of a pair of wheels of a steerable vehicle axle located on the right and left of a vehicle body, means that in the event of a failure or malfunction one of the two actuating units assigned to a steerable vehicle axle ensure the control of the two vehicle wheels of this vehicle axle by the other actuating unit that is still functional.
  • DE 112012806263 T5 discloses a vehicle steering device including: a steering device configured to turn a steered wheel according to operation of a vehicle steering wheel, the steering device including a first motor and a second motor for steering, which have electrical characteristics common to each other are set; a first current sensor configured to sense a first current value of a current flowing through the first motor; a second current sensor configured to detect a second current value of a current flowing through the second motor; and abnormality diagnosis units.
  • a steering system having the features of claim 1 . Accordingly, it is provided that a steering system for a vehicle, in particular a commercial vehicle, with at least one first steering gear and with at least one first steering mechanism for steering at least one first vehicle wheel, the first steering gear being coupled to the first steering mechanism, with at least one second steering gear and with at least one second steering mechanism for steering at least one second vehicle wheel, the second steering gear being coupled to the second steering mechanism and being provided with at least one tensioning mechanism which is coupled to the first steering gear and to the second steering gear in such a way that the first steering gear and the second steering gear, in particular at rest and opposite, are biased to each other.
  • the invention is based on the basic idea that the steering system has two independent steering gears, so that the steering system is designed as a redundant steering system. Furthermore, the first and second steering gears are coupled to one another via a tensioning mechanism that pretensions the two steering gears.
  • This bias has the advantage or background that the steering play in the two steering gears and the first and second steering mechanisms coupled to them can be eliminated or compensated for.
  • the steering system can work more precisely, so that the operational safety of the steering system on the one hand and of the vehicle or commercial vehicle on the other hand is improved.
  • the tensioning mechanism serves exclusively to pretension both steering gears and not to transfer steering movements from the first to the second steering gear or vice versa.
  • first steering gear and the second steering gear are in the idle state and can be prestressed in opposite directions to one another.
  • the tensioning mechanism in addition to its function as a play-compensating element, serves as a driver to transfer the steering movements of the still intact first or second steering gear to the first or second steering mechanism and thus continue to steer both vehicle wheels to ensure safe.
  • the tensioning mechanism is articulated to the first steering mechanism and to the second steering mechanism.
  • the first and second steering mechanisms are formed as a linkage with one or more joints which connects the respective tie rods to the first and second steering gears.
  • the tensioning mechanism can be coupled to the first and second steering mechanisms very easily.
  • the tensioning mechanism is the only mechanical connection or coupling element between the first and second steering mechanism, since these are driven independently of one another in normal operation by the first and second steering gear.
  • the clamping mechanism can be elastically prestressed and/or is prestressed in the assembled state. Structurally, this type of elastic and mechanical prestressing offers a very simple and safe way of prestressing the two steering mechanisms and steering gear against one another, since no additional component has to be provided to ensure the prestressing. In addition, this solution is very inexpensive and light.
  • the tensioning mechanism can in particular be designed as an elastically pretensioned and/or pretensioned tensioning rod, tensioning rod, tensioning spoke, tensioning tube, tensioning beam or tensioning stick.
  • the tensioning mechanism has at least one length adjustment mechanism and/or telescopic mechanism.
  • the preload can be set particularly precisely. This is particularly advantageous because too great a preload would represent a mechanical load on the two steering mechanisms and steering gear and shorten their service life.
  • too small a preload is also disadvantageous, since the effect of essentially completely eliminating play in the steering system would then be negated.
  • the precise setting of the pretension by means of the tensioning mechanism is very important in terms of a reliably functioning steering system according to the present invention.
  • the tensioning mechanism prefferably has at least one elastic spring element.
  • the spring element important parameters such as: preload force, damping characteristics, preload path, preload direction and preload elasticity of the tensioning mechanism can be specifically adjusted to the respective steering system, so that a good compromise between too much and too little preload can be addressed by selecting the appropriate elastic spring element.
  • the elastic spring element is particularly advantageous because the parameters described above can be set even more precisely as a result.
  • the elastic spring element is designed as an axial spring element.
  • an axial spring element By providing an axial spring element the parameters described above can thus be adjusted very easily, since the tensioning mechanism according to an embodiment of the present invention can be designed as a rigid bar-shaped, bar-shaped or rod-shaped element (ie its length is considerably longer compared to the height and width). The tensioning mechanism thus develops its function or effect of pretensioning essentially in the axial direction in combination with the axial spring element, as described above.
  • the elastic spring element is designed as a radial spring element, in particular a leaf spring element. Thanks to the radial spring element, the pretensioning of the tensioning mechanism can be implemented in a very simple, weight-saving manner using very few components, since leaf spring elements, for example, are very simple but also very reliable and mature machine elements with clearly defined elastic properties.
  • the radial spring element thus represents a very efficient and reliable component for forming the tensioning mechanism, since only one component may be required for its configuration.
  • the second steering gear is structurally smaller in at least one dimension than the first steering gear.
  • the second steering gear which is also referred to as the so-called "power pack”
  • the second steering gear is not mechanically connected to a vehicle steering wheel and a steering column, so that it is controlled exclusively via a control and/or regulating device.
  • some components for the mechanical connection to the steering column can be dispensed with in the second steering gear, as a result of which it can be made smaller overall than the first steering gear. Consequently, a particularly light, compact and efficient steering system is provided which, despite having two steering gears, is weight-neutral or even lighter than the known electric steering systems which, in commercial vehicle construction, are essentially based on a steering gear.
  • the second steering gear is also possible for the second steering gear to be structurally smaller than the first steering gear in at least one dimension by at least approximately 10%, preferably by at least 20% and particularly preferably by at least 25%.
  • This saving of installation space allows other assemblies to be more flexible and/or in the vehicle be designed larger, since the functional density in vehicles, and in particular in commercial vehicles, continues to increase steadily against the background of autonomous driving, with the space requirement remaining essentially constant.
  • a space-saving configuration of the steering system is particularly important, which is addressed by reducing the size of the second steering gear in this way.
  • the first steering gear is coupled to at least one first electric motor, the second steering gear being coupled to at least one second electric motor.
  • this coupling is particularly advantageous because the first and second electric motors can be used to implement assistance functions of the steering system such as lane departure warning, (partially) autonomous steering, collision assistant and/or wind compensation assistant via the first and second steering gear.
  • the two electric motors can be connected to a control and/or regulation device, in particular a central one, of the vehicle or the steering system (e.g. via a CAN bus, LIN bus and/or Ethernet), which at the same time provides the sensors required by the assistance systems Processes signals and controls the two electric motors in response. A particularly efficient, fast and dynamic steering system is thus provided.
  • the second steering gear can be driven exclusively via the second electric motor.
  • the second electric motor can be controlled independently of the first electric motor by the open-loop and/or closed-loop control device of the steering system. In this way, it is particularly advantageous to dispense with an additional hydraulic power steering system, which requires additional installation space and expensive components such as pumps, valves, actuators and lines.
  • the control or regulation of the steering system is simplified, since only the first and second electric motors have to be activated and an additional and expensive control or regulation of the steering hydraulics can thus be dispensed with.
  • the first steering gear has at least one mechanical drive through which the first steering gear can be coupled to at least one steering column and one vehicle steering wheel.
  • This will add an additional Level of security provided in the steering system, since the vehicle can be controlled mechanically via the steering system even in the worst case, ie the failure of the first and second electric motors, after we before mechanically via the vehicle steering wheel by a vehicle driver.
  • the clamping mechanism also serves as a driver, which simultaneously transmits the steering movements of the first steering gear or steering mechanism to the second steering gear or the second steering mechanism, so that both vehicle wheels of a vehicle axle can still be steered as intended.
  • the vehicle axle can be a front axle of the vehicle or commercial vehicle. In addition or as an alternative, however, it can also be a rear axle. Consequently, vehicle safety is increased by the mechanical drive-through, and a situation in which the vehicle cannot be steered can be avoided.
  • the only figure 1 shows a schematic perspective view of an embodiment of a steering system according to the invention.
  • FIG. 1 accordingly shows a steering system 10 according to the invention for a vehicle (not shown in FIG. 1).
  • the vehicle is designed as a utility vehicle.
  • the steering system 10 includes a first steering gear 12 and a first steering mechanism 14 for steering at least one first vehicle wheel 16.
  • first steering gear 12 is coupled to the first steering mechanism 14 .
  • the first steering mechanism 14 includes a first steering rod 14a and a second steering rod 14b, which are connected to each other via a rotary joint. Furthermore, the second steering rod 14b is coupled by means of a further rotary joint to a tie rod 14c, which in turn is attached to the wheel carrier 14d for receiving and supporting the first vehicle wheel 16.
  • the first steering rod 14a is in turn coupled for rotation with an output shaft of the first steering gear 12 .
  • the steering system has a second steering gear 18 and a second steering mechanism 20 for steering a second vehicle wheel 22 .
  • the second steering gear 18 is coupled to the second steering mechanism 20 .
  • the second steering mechanism 20 comprises a further first steering rod 20a and a second steering rod 20b which are connected to one another via a rotary joint.
  • the second steering rod 20b is coupled via a further swivel joint to a further tie rod 20c, which in turn is attached to the wheel carrier 20d for receiving and supporting the second vehicle wheel 22.
  • the additional first steering rod 20a is coupled to an output shaft of the second steering gear 18 in a torque-proof manner.
  • first and second steering gears 12, 18 are each attached to a vehicle frame member (e.g. by a plurality of screw connections), with the output shaft of both steering gears 12, 18 each extending through the vehicle frame member and being rotationally coupled to the respective first steering rod 14a, 20a.
  • the first and second vehicle wheels 16, 22 and the steering system 10 are assigned to a front axle 24 of a commercial vehicle in the present exemplary embodiment.
  • first and second vehicle wheel 16, 22 or the steering system 10 can also be assigned to a rear axle of a commercial vehicle.
  • the steering system has a tensioning mechanism 26 which is coupled to the first steering gear 12 and to the second steering gear 18 .
  • the tensioning mechanism can be designed as an elastically pretensioned and/or pretensioned tensioning rod, tensioning rod, tensioning spoke, tensioning tube, tensioning beam or vice.
  • This coupling takes place in such a way that the first steering gear 12 and the second steering gear 18 can be prestressed in relation to one another.
  • first steering gear 12 and the second steering gear 18 can be pretensioned in the idle state and in opposite directions to one another.
  • the tensioning mechanism 26 when assembled, the tensioning mechanism 26 is or may be resiliently biased.
  • tensioning mechanism 26 is articulated to the first steering mechanism 14 and to the second steering mechanism 20 .
  • the articulation takes place at the swivel joint between the respective second steering rod 14b, 20b and the respective tie rod 14c, 20c.
  • An opposite bias means that the first and second steering mechanism 14, 20 at the pivot between the respective second steering rod 14b, 20b and the respective tie rod 14c, 20c are elastically pressed apart by the tensioning mechanism 26 by the amount to compensate for the steering play of the steering system 10 , to balance or eliminate.
  • the distance between the two tie rods 14c, 20c increases, among other things, at the pivot joint to the two second steering rods 14b, 20b in such a way that the steering play is eliminated.
  • an opposite pretension means that the first and second steering mechanism 14, 20 at the pivot joint between the respective second steering rod 14b, 20b and the respective tie rod 14c, 20c by the tensioning mechanism 26 by the amount be compressed to compensate for the steering play of the steering system 10, compensate for or eliminate.
  • the distance between the two tie rods 14c, 20c decreases, among other things, at the swivel joint to the two second steering rods 14b, 20b in such a way that the steering play is eliminated.
  • the tightening mechanism 26 may further include a length adjustment mechanism 26a.
  • the length adjustment mechanism 26a can be formed, for example, by two linear guides that are axially displaceable relative to one another and that are fastened to one another in the desired position (e.g. by one or more screw connections).
  • the clamping mechanism 26 can have a telescopic mechanism.
  • the tensioning mechanism 26 may further include an elastic spring element (not shown in FIG. 1).
  • the elastic spring element can be designed as an axial spring element.
  • the axial spring element can be designed as an axial compression spring element or as an axial tension spring element.
  • helical compression springs membrane springs, plate springs, evolute springs, annular springs, gas pressure springs or oil pressure springs are conceivable as axial pressure spring elements.
  • the elastic spring element can additionally or alternatively be designed as a radial spring element.
  • Leaf spring elements or rod spring elements are particularly conceivable here.
  • the second steering gear 18 is structurally smaller in at least one dimension than the first steering gear 12.
  • the second steering gear 18 is structurally at least about 10% smaller in one dimension than the first steering gear 12.
  • the second steering gear 18 is preferably at least 20% smaller than the first steering gear 12 in at least one dimension.
  • the second steering gear 18 is structurally at least 25% smaller in at least one dimension than the first steering gear 12. According to FIG. 1, this dimension is, for example, the length of the two steering gears 12, 18.
  • this dimension is also the width or the height of the two steering gears 12, 18.
  • the second steering gear 18 can also be structurally smaller in two or three dimensions than the first steering gear 12.
  • first steering gear 12 is coupled to a first electric motor 28 .
  • the first electric motor 28 is flanged to the first steering gear 12 and drives a spindle or ball spindle inside, which then transmits its drive torque or the steering torque to the first output shaft.
  • the first output shaft in turn is coupled to the first steering mechanism 14 so that the rotational movements of the output shaft are converted into steering movements of the first vehicle wheel 16 .
  • the first steering gear 12 also has a mechanical through drive 30 through which the first steering gear 12 can be coupled to a steering column 32 and a vehicle steering wheel 34 .
  • the mechanical drive-through 30 is also non-rotatably connected to the spindle or ball spindle and drives it via the steering column 32 by the manual steering movements of the vehicle steering wheel 34, generated by a vehicle driver.
  • the second steering gear 18 is coupled to a second electric motor 36 .
  • the second electric motor 36 is flanged to the second steering gear 18 and drives another spindle or ball spindle inside, which then transmits the drive torque or the steering torque to the second output shaft.
  • the second output shaft in turn is coupled to the second steering mechanism 20 so that the rotational movements of the output shaft are converted into steering movements of the second vehicle wheel 22 .
  • the second steering gear 18 can be driven exclusively via the second electric motor.
  • the second steering gear 18 is not mechanically coupled to the steering column 32 or the vehicle steering wheel 34 , but only driven by the second electric motor 36 .
  • a vehicle driver controls the steering system 10 via the vehicle steering wheel 34.
  • the first steering gear 12 in turn transmits this rotation of the steering column 32 mechanically to the first steering mechanism 14 which in turn pivots or rotates the first vehicle wheel 16 in a defined manner in response to the rotation of the vehicle steering wheel 34 .
  • a rotation angle sensor continuously records the rotation angle and direction of rotation of the steering column 32 and/or the vehicle steering wheel 34 and transmits these values to a control and/or regulating device (not shown in Fig. 1) of the steering system 10 or of the commercial vehicle.
  • a torque sensor continuously detects the steering torque of the steering column 32 and/or the vehicle steering wheel 34 and likewise transmits these values to the control and/or regulating device.
  • the first and second electric motors 28, 36 are then controlled by the control with a minimal time offset (which is due to the inertia of the system) to the manual mechanical steering movement - And / or control device controlled simultaneously and independently.
  • the two electric motors 28, 36 can control the two steering gears 12, 18 independently of one another and simultaneously or concurrently with the manual mechanical control via the vehicle steering wheel 34, which results in the steering assistance.
  • the tensioning mechanism 26 also serves as a driver in order to transmit the steering movements of the first to the second steering mechanism 14, 20 and vice versa.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem (10) für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem ersten Lenkgetriebe (12) und mit wenigstens einem ersten Lenkmechanismus (14) zur Lenkung wenigstens eines ersten Fahrzeugrades (16), wobei das erste Lenkgetriebe (12) mit dem ersten Lenkmechanismus (14) gekoppelt ist, mit wenigstens einem zweiten Lenkgetriebe (18) und mit wenigstens einem zweiten Lenkmechanismus (20) zur Lenkung wenigstens eines zweiten Fahrzeugrades (22), wobei das zweite Lenkgetriebe (18) mit dem zweiten Lenkmechanismus (20) gekoppelt ist, und mit wenigstens einem Spannmechanismus (26), der mit dem ersten Lenkgetriebe (12) und mit dem zweiten Lenkgetriebe (18) derart gekoppelt ist, dass das erste Lenkgetriebe (12) und das zweite Lenkgetriebe (18), insbesondere im Ruhezustand und entgegengesetzt, zueinander vorspannbar sind.

Description

BESCHREIBUNG
Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem ersten Lenkgetriebe und mit wenigstens einem ersten Lenkmechanismus zur Lenkung wenigstens eines ersten Fahrzeugrades, wobei das erste Lenkgetriebe mit dem ersten Lenkmechanismus gekoppelt ist, mit wenigstens einem zweiten Lenkgetriebe und mit wenigstens einem zweiten Lenkmechanismus zur Lenkung wenigstens eines zweiten Fahrzeugrades, wobei das zweite Lenkgetriebe mit dem zweiten Lenkmechanismus gekoppelt ist, und mit wenigstens einem Spannmechanismus.
Auf Lenksystemen für Fahrzeuge, insbesondere für Nutzfahrzeuge, werden zukünftig weiter anwachsende Funktionsanforderungen gestellt, da das Lenksystem im Zuge der (Teil-)Automatisierung von Fahrzeuge eine zentrale Rolle spielt.
Dabei ist es besonders wichtig, dass das Lenksystem präzise und zuverlässig funktioniert, diesen wachsenden Funktionsanforderungen Rechnung trägt und dennoch hinsichtlich Bauraumanforderungen weiter optimiert werden kann.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Lenksysteme für Fahrzeuge bekannt.
So zeigt die DE 10114600 A1 eine Fahrzeuglenkung aufweisend eine vom Fahrer betätigbare Lenkbetätigungseinrichtung, insbesondere Lenkhandrad, jeweils ein elektromechanisches Stellaggregat zum Steuern jeweils eines rechts und links an einem Fahrzeugkörper befindlichen lenkbaren Rades eines Radpaares einer lenkbaren Fahrzeugachse, Mittel, die bei einem Ausfall oder einer Störung eines der beiden einer lenkbaren Fahrzeugachse zugeordneten Stellaggregate durch das jeweils andere, noch funktionstüchtige Stellaggregat die Steuerung der beiden Fahrzeugräder dieser Fahrzeugachse sicherstellen. Ferner offenbart die DE 112012806263 T5 eine Fahrzeuglenkvorrichtung enthaltend: eine Lenkvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein gelenktes Rad gemäß Bedienung eines Fahrzeuglenkrads zu drehen, wobei die Lenkvorrichtung einen ersten Motor und einen zweiten Motor zum Lenken enthält, die elektrische Charakteristiken haben, die zueinander gemeinsam gesetzt sind; einen ersten Stromsensor, der konfiguriert ist, um einen ersten Stromwert eines durch den ersten Motor fließenden Stroms zu erfassen; einen zweiten Stromsensor, der konfiguriert ist, um einen zweiten Stromwert eines durch den zweiten Motor fließenden Stroms zu erfassen; sowie Abnormalitätsdiagnoseeinheiten.
Derartige Lenkeinrichtungen aus dem Stand der Technik sind nach wie vor komplex und aus vielen Bauteilen bestehend aufgebaut und teuer, erfordern einen großen Bauraum und weisen ein hohes Gewicht auf.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lenksystem der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass das Lenksystem redundant ausgebildet ist, weniger Gewicht aufweist, kostengünstig herstellbar ist und präziser Lenkbefehle an die Fahrzeugräder umsetzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Lenksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Danach ist vorgesehen, dass ein Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem ersten Lenkgetriebe und mit wenigstens einem ersten Lenkmechanismus zur Lenkung wenigstens eines ersten Fahrzeugrades, wobei das erste Lenkgetriebe mit dem ersten Lenkmechanismus gekoppelt ist, mit wenigstens einem zweiten Lenkgetriebe und mit wenigstens einem zweiten Lenkmechanismus zur Lenkung wenigstens eines zweiten Fahrzeugrades, wobei das zweite Lenkgetriebe mit dem zweiten Lenkmechanismus gekoppelt ist, und mit wenigstens einem Spannmechanismus vorgesehen ist, der mit dem ersten Lenkgetriebe und mit dem zweiten Lenkgetriebe derart gekoppelt ist, dass das erste Lenkgetriebe und das zweite Lenkgetriebe, insbesondere im Ruhezustand und entgegengesetzt, zueinander vorspannbar sind. Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass das Lenksystem zwei unabhängige Lenkgetriebe aufweist, so dass das Lenksystem als redundantes Lenksystem ausgebildet ist. Ferner sind das erste und zweite Lenkgetriebe über einen Spannmechanismus miteinander gekoppelt, der die beiden Lenkgetriebe vorspannt. Diese Vorspannung hat den Vorteil bzw. Hintergrund, dass das Lenkspiel in den beiden Lenkgetrieben und den damit gekoppelten ersten und zweiten Lenkmechanismen aufgehoben bzw. ausgeglichen werden kann. Dadurch kann das Lenksystem präziser arbeiten, so dass sich die Betriebssicherheit des Lenksystems einerseits und des Fahrzeugs bzw. Nutzfahrzeugs andererseits verbessert. Im Falle eines Normalbetriebs dient der Spannmechanismus ausschließlich zur Vorspannung beider Lenkgetriebe und nicht dazu, um Lenkbewegungen von dem ersten auf das zweite Lenkgetriebe zu übertragen oder umgekehrt. Insbesondere sind hierbei das erste Lenkgetriebe und das zweite Lenkgetriebe im Ruhezustand und entgegengesetzt zueinander vorspannbar. Im Falle eines Ausfalls des ersten und/oder zweiten Lenkgetriebes dient der Spannmechanismus, neben seiner Funktion als spielausgleichendes Element, als Mitnehmer, um die Lenkbewegungen des noch intakten ersten oder zweiten Lenkgetriebes an den ersten oder zweiten Lenkmechanismus zu übertragen und so die Lenkbarkeit beider Fahrzeugräder weiterhin sicher zu gewährleisten.
Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass der Spannmechanismus an dem ersten Lenkmechanismus und an den zweiten Lenkmechanismus angelenkt ist. Der erste und zweite Lenkmechanismus sind gemäß vorliegender Erfindung als ein Gestänge mit einem oder mehreren Gelenken ausgebildet, das die jeweiligen Spurstangen mit dem ersten und zweiten Lenkgetriebe verbindet. Somit kann der Spannmechanismus sehr einfach mit dem ersten und zweiten Lenkmechanismus verbunden bzw. gekoppelt werden. Folglich kann auf teure und aufwändig herzustellende Lenkbestandteile wie Zahnstangen verzichtet werden, so dass ein kostengünstiges Lenksystem bereitstellbar ist. Der Spannmechanismus ist jedoch das einzige mechanische Verbindungs- bzw. Kopplungselement zwischen dem ersten und zweiten Lenkmechanismus, da diese im Normalbetrieb voneinander unabhängig von dem ersten bzw. zweiten Lenkgetriebe angetrieben werden. Weiter ist vorstellbar, dass der Spannmechanismus im montierten Zustand elastisch vorspannbar und/oder vorgespannt ist. Diese Art der elastischen und mechanischen Vorspannung bietet strukturell eine sehr einfache und sichere Möglichkeit, die beiden Lenkmechanismen und Lenkgetriebe gegeneinander vorzuspannen, da kein zusätzliches Bauteil vorgesehen werden muss, um die Vorspannung zu gewährleisten. Zudem ist diese Lösung sehr kostengünstig und leicht. Der Spannmechanismus kann dabei insbesondere als elastisch vorspannbare/r/s und/oder vorgespannte/r/s Spannstange, Spannstab, Spannspeiche, Spannrohr, Spannbalken oder Spannstock ausgebildet sein.
Zudem ist denkbar, dass der Spannmechanismus wenigstens einen Längenverstellmechanismus und/oder Teleskopmechanismus aufweist. Dadurch kann die Vorspannung besonders präzise eingestellt werden. Dies ist besonders deshalb vorteilhaft, weil eine zu große Vorspannung eine mechanische Belastung für die beiden Lenkmechanismen und Lenkgetriebe darstellen würde und deren Lebensdauer verkürzt. Eine zu kleine Vorspannung ist jedoch ebenfalls nachteilig, da sodann der Effekt der im Wesentlichen gesamten Spielaufhebung des Lenksystems zunichte gemacht werden würde. Insofern ist die präzise Einstellung der Vorspannung mittels des Spannmechanismus sehr wichtig im Sinne eines zuverlässig funktionierenden Lenksystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Außerdem ist es möglich, dass der Spannmechanismus wenigstens ein elastisches Federelement aufweist. Durch das Federelement können wichtige Parameter wie: Vorspannkraft, Dämpfungscharakteristik, Vorspannweg, Vorspannrichtung und Vorspannelastizität des Spannmechanismus spezifisch auf das jeweilige Lenksystem eingestellt werden, so dass ein guter Kompromiss zwischen zu viel und zu wenig Vorspannung durch Auswahl des passenden elastischen Federelements adressierbar ist. In Kombination mit dem Längenverstellmechanismus und/oder Teleskopmechanismus ist das elastische Federelement besonders vorteilhaft, weil dadurch die vorstehend beschriebenen Parameter noch genauer einstellbar sind.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das elastische Federelement als Axialfederelement ausgebildet ist. Durch das Vorsehen eines Axialfederelements lassen sich die vorstehend beschriebenen Parameter damit sehr einfach einstellen, da der Spannmechanismus gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als starres stabförmiges, balkenförmiges oder stangenförmiges Element ausgebildet sein kann (d.h. seine Länge ist verglichen mit Höhe und Breite erheblich länger). Der Spannmechanismus entfaltet somit im Wesentlichen in axialer Richtung in Kombination mit dem Axialfederelement seine Funktion bzw. Wirkung der Vorspannung wie vorstehend beschrieben.
Ebenfalls ist vorstellbar, dass das elastische Federelement als Radialfederelement, insbesondere Blattfederelement, ausgebildet ist. Durch das Radialfederelement kann die Vorspannung des Spannmechanismus konstruktiv sehr einfach, gewichtssparend unter Einsatz sehr weniger Bauteile umgesetzt werden, da z.B. Blattfederelemente sehr einfache, aber auch sehr zuverlässige und ausgereifte Maschinenelemente mit klar definierten elastischen Eigenschaften sind. Somit stellt das Radialfederelement ein sehr effizientes und sicheres Bauteil dar, um den Spannmechanismus auszubilden, da zu dessen Ausgestaltung ggf. lediglich ein Bauteil nötig ist.
Darüber hinaus ist denkbar, dass das zweite Lenkgetriebe baulich in wenigstens einer Dimension kleiner ausgebildet ist als das erste Lenkgetriebe. Das zweite Lenkgetriebe, das auch als sogenannter „Power-Pack“ bezeichnet wird, ist mechanisch nicht mit einem Fahrzeuglenkrad und einer Lenksäule verbunden, so dass es ausschließlich über eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung angesteuert wird. Somit können bei dem zweiten Lenkgetriebe auf einige Bauteile zur mechanischen Anbindung an die Lenksäule verzichtet werden, wodurch es insgesamt kleiner ausgebildet sein kann als das erste Lenkgetriebe. Folglich wird ein besonders leichtes, kompaktes und effizientes Lenksystem bereitgestellt, das trotz zweier Lenkgetriebe gewichtsneutral oder sogar leichter als die bekannten elektrischen Lenksysteme ist, die im Nutzfahrzeugbau im Wesentlichen auf einem Lenkgetriebe aufbauen.
Weiter ist möglich, dass das zweite Lenkgetriebe baulich in wenigstens einer Dimension um wenigstens ca. 10 %, vorzugsweise um wenigstens 20% und besonders bevorzugt um wenigstens 25% kleiner ausgebildet ist als das erste Lenkgetriebe. Durch diese Einsparung an Bauraum können im Fahrzeug andere Baugruppen flexibler und/oder größer ausgelegt werden, da die Funktionsdichte bei Fahrzeugen, und insbesondere bei Nutzfahrzeugen, vor dem Hintergrund des autonomen Fahrens weiter stetig zunimmt, wobei der Bauraumbedarf im Wesentlichen konstant bleibt. Insofern ist eine platzsparende Ausgestaltung des Lenksystems besonders wichtig, die durch eine derartige Verkleinerung des zweiten Lenkgetriebes adressiert wird.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das erste Lenkgetriebe mit wenigstens einem ersten Elektromotor gekoppelt ist, wobei das zweite Lenkgetriebe mit wenigstens einem zweiten Elektromotor gekoppelt ist. Diese Kopplung ist neben der reinen elektromechanischen Lenkunterstützung deshalb besonders vorteilhaft, da durch den ersten und zweiten Elektromotor Assistenzfunktionen des Lenksystems wie z.B. Spurhalteassistent, (teil-)autonomes Lenken, Kollisionsassistent und/oder Windkompensationsassistent über das erste und zweite Lenkgetriebe umsetzbar sind. Die beiden Elektromotoren können dabei mit einer, insbesondere zentralen, Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung des Fahrzeugs oder des Lenksystems verbunden werden (z.B. über einen CAN-Bus, LIN-Bus und/oder Ethernet), welche zugleich die von den Assistenzsystemen benötigten Sensoren bereitgestellten Signale verarbeitet und in Antwort darauf die beiden Elektromotoren ansteuert. Damit wird ein besonders effizientes, schnelles und dynamisches Lenkungssystem bereitgestellt.
Ferner ist vorstellbar, dass das zweite Lenkgetriebe ausschließlich über den zweiten Elektromotor antreibbar ist. Zudem ist der zweite Elektromotor unabhängig von dem ersten Elektromotor von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung des Lenksystems ansteuerbar. Damit kann besonders vorteilhaft auf eine zusätzliche hydraulische Lenkunterstützung verzichtet werden, die zusätzlichen Bauraum sowie teure Bauelemente wie Pumpen, Ventile, Aktuatoren und Leitungen umfasst. Zudem vereinfacht sich die Steuerung bzw. Regelung des Lenksystems, da lediglich der erste und zweite Elektromotor angesteuert werden müssen und so auf eine zusätzliche und teure Steuerung bzw. Regelung der Lenkhydraulik verzichtet werden kann.
Ebenfalls ist es denkbar, dass das erste Lenkgetriebe wenigstens einen mechanischen Durchtrieb aufweist, durch den das erste Lenkgetriebe mit wenigstens einer Lenksäule und einem Fahrzeuglenkrad koppelbar ist. Damit wird eine zusätzliche Sicherheitsebene in dem Lenksystem vorgesehen, da das Fahrzeug über das Lenksystem selbst im ungünstigsten Fall, d.h. dem Ausfall des ersten und zweiten Elektromotors, nach wir vor mechanisch über das Fahrzeuglenkrad von einem Fahrzeugführer sicher gesteuert werden kann. In diesem Fall dient der Spannmechanismus zusätzlich als Mitnehmer, der die Lenkbewegungen des ersten Lenkgetriebes bzw. Lenkmechanismus simultan an das zweite Lenkgetriebe bzw. den zweiten Lenkmechanismus überträgt, so dass nach wie vor beide Fahrzeugräder einer Fahrzeugachse bestimmungsgemäß lenkbar sind. Bei der Fahrzeugachse kann es sich um eine Vorderachse des Fahrzeugs bzw. Nutzfahrzeugs handeln. Zusätzlich oder alternativ kann es sich aber auch um eine Hinterachse handeln. Folglich wird die Fahrzeugsicherheit durch den mechanischen Durchtrieb erhöht und eine Situation, in der das Fahrzeug nicht lenkbar ist, kann vermieden werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in der einzigen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die einzige Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lenksystems.
Fig. 1 zeigt demnach ein erfindungsgemäßes Lenksystem 10 für ein Fahrzeug (nicht in Fig. 1 dargestellt).
Das Fahrzeug ist als Nutzfahrzeug ausgebildet.
Das Lenksystem 10 umfasst ein erstes Lenkgetriebe 12 und einen ersten Lenkmechanismus 14 zur Lenkung wenigstens eines ersten Fahrzeugrades 16.
Ferner ist das erste Lenkgetriebe 12 mit dem ersten Lenkmechanismus 14 gekoppelt.
Der erste Lenkmechanismus 14 umfasst eine erste Lenkstange 14a und eine zweite Lenkstange 14b, die über ein Drehgelenk miteinander verbunden sind. Ferner ist die zweite Lenkstange 14b mittels eines weiteren Drehgelenks mit einer Spurstange 14c gekoppelt, die wiederum an den Radträger 14d zur Aufnahme und Lagerung des ersten Fahrzeugrades 16 ansetzt.
Die erste Lenkstange 14a ist wiederum drehtest mit einer Ausgangswelle des ersten Lenkgetriebes 12 gekoppelt.
Folglich wird eine Drehung der Ausgangswelle des ersten Lenkgetriebes 12 an den ersten Lenkmechanismus 14 übertragen, wodurch dessen Spurstange 14c verschwenkt wird, was in einer Lenkbewegung bzw. Verdrehung des ersten Fahrzeugrades 16 resultiert.
Darüber hinaus weist das Lenksystem ein einem zweites Lenkgetriebe 18 und einen zweiten Lenkmechanismus 20 zur Lenkung eines zweiten Fahrzeugrades 22 auf.
Gemäß Fig. 1 ist das zweite Lenkgetriebe 18 mit dem zweiten Lenkmechanismus 20 gekoppelt.
Der zweite Lenkmechanismus 20 umfasst eine weitere erste Lenkstange 20a und eine zweite Lenkstange 20b, die über ein Drehgelenk miteinander verbunden sind.
Ferner ist die zweite Lenkstange 20b über ein weiteres Drehgelenk mit einer weiteren Spurstange 20c gekoppelt, die wiederum an den Radträger 20d zur Aufnahme und Lagerung des zweiten Fahrzeugrades 22 ansetzt.
Die weitere erste Lenkstange 20a ist drehfest mit einer Ausgangswelle des zweiten Lenkgetriebes 18 gekoppelt.
Folglich wird eine Drehung dieser Ausgangswelle des zweiten Lenkgetriebes 18 an den zweiten Lenkmechanismus 20 derart übertragen, die Spurstange 20c verschwenkt wird, was in einer Lenkbewegung bzw. Verdrehung des zweiten Fahrzeugrades 22 resultiert. Das erste und zweite Lenkgetriebe 12, 18 sind jeweils an einem Fahrzeugrahmenträger befestigt (z.B. durch mehrere Schraubverbindungen), wobei sich die Ausgangswelle beider Lenkgetriebe 12, 18 jeweils durch den Fahrzeugrahmenträger hindurch erstreckt und mit der jeweiligen ersten Lenkstange 14a, 20a drehtest gekoppelt ist.
Das erste und zweite Fahrzeugrad 16, 22 bzw. das Lenksystem 10 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Vorderachse 24 eines Nutzfahrzeugs zugeordnet.
Alternativ oder zusätzlich können erste und zweite Fahrzeugrad 16, 22 bzw. das Lenksystem 10 auch einer Hinterachse eines Nutzfahrzeugs zugeordnet sein.
Ferner weist das Lenksystem einen Spannmechanismus 26 auf, der mit dem ersten Lenkgetriebe 12 und mit dem zweiten Lenkgetriebe 18 gekoppelt ist.
Gemäß Fig. 1 kann der Spannmechanismus als elastisch vorspannbare/r/s und/oder vorgespannte/r/s Spannstange, Spannstab, Spannspeiche, Spannrohr, Spannbalken oder Spannstock ausgebildet sein.
Diese Kopplung erfolgt derart, dass das erste Lenkgetriebe 12 und das zweite Lenkgetriebe 18 zueinander vorspannbar sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das erste Lenkgetriebe 12 und das zweite Lenkgetriebe 18 im Ruhezustand und entgegengesetzt zueinander vorspannbar sind.
Demzufolge ist der Spannmechanismus 26 im montierten Zustand elastisch vorspannbar oder kann vorgespannt sein.
Darüber hinaus ist der Spannmechanismus 26 an dem ersten Lenkmechanismus 14 und an dem zweiten Lenkmechanismus 20 angelenkt.
Die Anlenkung erfolgt gemäß Fig. 1 an dem Drehgelenk zwischen jeweils zweiter Lenkstange 14b, 20b und der jeweiligen Spurstange 14c, 20c. Eine entgegengesetzte Vorspannung bedeutet, dass der erste und zweite Lenkmechanismus 14, 20 an dem Drehgelenk zwischen jeweils zweiter Lenkstange 14b, 20b und der jeweiligen Spurstange 14c, 20c durch den Spannmechanismus 26 elastisch um den Betrag auseinandergedrückt werden, um das Lenkspiel des Lenksystems 10 zu kompensieren, auszugleichen bzw. eliminieren.
In diesem Fall vergrößert sich der Abstand beider Spurstangen 14c, 20c unter anderem an dem Drehgelenk zu den beiden zweiten Lenkstangen 14b, 20b derart, dass das Lenkspiel aufgehoben wird.
In diesem Zusammenhang kann jedoch auch alternativ vorgesehen sein, dass eine entgegengesetzte Vorspannung bedeutet, dass der erste und zweite Lenkmechanismus 14, 20 an dem Drehgelenk zwischen jeweils zweiter Lenkstange 14b, 20b und der jeweiligen Spurstange 14c, 20c durch den Spannmechanismus 26 elastisch um den Betrag zusammengedrückt werden, um das Lenkspiel des Lenksystems 10 zu kompensieren, auszugleichen bzw. eliminieren.
In diesem Fall verkleinert sich der Abstand beider Spurstangen 14c, 20c unter anderem an dem Drehgelenk zu den beiden zweiten Lenkstangen 14b, 20b derart, dass das Lenkspiel aufgehoben wird.
Der Spannmechanismus 26 kann ferner einen Längenverstellmechanismus 26a aufweisen.
Der Längenverstellmechanismus 26a kann beispielsweise durch zwei zueinander axial verschiebbare Linearführungen ausgebildet sein, die in der gewünschten Position miteinander befestigt (z.B. durch eine oder mehrere Schraubverbindungen) werden.
Zusätzlich oder alternativ kann der Spannmechanismus 26 einen Teleskopmechanismus aufweisen. Der Spannmechanismus 26 kann des Weiteren ein elastisches Federelement aufweisen (nicht in Fig. 1 gezeigt).
Das elastische Federelement kann als Axialfederelement ausgebildet sein.
Das Axialfederelement kann dabei als Axialdruckfederelement bzw. als Axialzugfederelement ausgebildet sein.
In diesem Zusammenhang sind insbesondere Schraubendruckfedern, Membranfedern, Tellerfedern, Evolutfedern, Ringfedern, Gasdruckfedern oder Öldruckfedern als Axialdruckfederelement denkbar.
Ferner sind diesbezüglich insbesondere Schraubenzugfedern und alle weiteren vorstehend genannten Federelemente, die sich auch als Axialzugfeder eignen, als Axialzugfederelement denkbar.
Das elastische Federelement kann ferner zusätzlich oder alternativ als Radialfederelement ausgebildet ist.
Hierbei sind insbesondere Blattfederelemente oder Stabfederelemente denkbar.
Gemäß Fig. 1 ist das zweite Lenkgetriebe 18 baulich in wenigstens einer Dimension kleiner ausgebildet ist als das erste Lenkgetriebe 12.
Das zweite Lenkgetriebe 18 ist insbesondere baulich in einer Dimension um wenigstens ca. 10 % kleiner ausgebildet als das erste Lenkgetriebe 12.
Bevorzugt ist das zweite Lenkgetriebe 18 jedoch baulich in wenigstens einer Dimension um wenigstens 20% kleiner ausgebildet als das erste Lenkgetriebe 12.
Besonders bevorzugt ist allerdings das zweite Lenkgetriebe 18 baulich in wenigstens einer Dimension um wenigstens 25% kleiner ausgebildet als das erste Lenkgetriebe 12. Diese Dimension ist gemäß Fig. 1 z.B. die Länge der beiden Lenkgetriebe 12, 18.
Allerdings ist es zusätzlich oder alternativ vorstellbar, dass diese Dimension auch die Breite oder die Höhe der beiden Lenkgetriebe 12, 18 ist.
Ferner kann das zweite Lenkgetriebe 18 baulich auch in zwei Dimension oder in drei Dimensionen kleiner ausgebildet sein als das erste Lenkgetriebe 12.
Weiter ist das erste Lenkgetriebe 12 mit einem ersten Elektromotor 28 gekoppelt.
Der erste Elektromotor 28 ist an das erste Lenkgetriebe 12 angeflanscht und treibt im Inneren eine Spindel oder Kugelspindel an, welche sodann dessen Antriebsmoment bzw. das Lenkmoment an die erste Ausgangswelle überträgt.
Die erste Ausgangswelle wiederum ist mit dem ersten Lenkmechanismus 14 gekoppelt, so dass die Drehbewegungen der Ausgangswelle in Lenkbewegungen des ersten Fahrzeugrades 16 umgewandelt werden.
Das erste Lenkgetriebe 12 weist weiter einen mechanischen Durchtrieb 30 auf, durch den das erste Lenkgetriebe 12 mit einer Lenksäule 32 und einem Fahrzeuglenkrad 34 koppelbar ist.
Der mechanische Durchtrieb 30 ist wie der erste Elektromotor 28 auch mit der Spindel oder Kugelspindel drehfest verbunden und treibt diese durch die manuellen Lenkbewegungen des Fahrzeuglenkrades 34, erzeugt durch einen Fahrzeugführer, über die Lenksäule 32 an.
Gemäß Fig. 1 ist weiter das zweite Lenkgetriebe 18 mit einem zweiten Elektromotor 36 gekoppelt.
Der zweite Elektromotor 36 ist an das zweite Lenkgetriebe 18 angeflanscht und treibt im Inneren eine weitere Spindel oder Kugelspindel an, welche sodann das Antriebsmoment bzw. das Lenkmoment an die zweite Ausgangswelle überträgt. Die zweite Ausgangswelle wiederum ist mit dem zweiten Lenkmechanismus 20 gekoppelt, so dass die Drehbewegungen der Ausgangswelle in Lenkbewegungen des zweiten Fahrzeugrades 22 umgewandelt werden.
Wie weiter in Fig. 1 ersichtlich ist, ist das zweite Lenkgetriebe 18 ausschließlich über den zweiten Elektromotor antreibbar.
Somit ist das zweite Lenkgetriebe 18 mechanisch nicht mit der Lenksäule 32 bzw. dem Fahrzeuglenkrad 34 gekoppelt, sondern nur durch den zweiten Elektromotor 36 angetrieben.
Die Funktion des Lenksystems 10 lässt sich nun wie folgt beschreiben:
Ein Fahrzeugführer steuert im Normalbetrieb, d.h. alle Komponenten des Lenksystems funktionieren bestimmungsgemäß, das Lenksystem 10 über das Fahrzeuglenkrad 34.
Sobald der Fahrzeugführer das Fahrzeuglenkrad 34 durch eine Drehung steuert, d.h. es zu einer relativen Änderung des aktuellen Drehwinkels kommt, wird diese Drehung zum einen mechanisch über die Lenksäule 32 an das erste Lenkgetriebe 12 übertragen.
Das erste Lenkgetriebe 12 wiederum überträgt diese Drehung der Lenksäule 32 mechanisch an den ersten Lenkmechanismus 14, der wiederum das erste Fahrzeugrad 16 in Antwort auf die Drehung an dem Fahrzeuglenkrad 34 definiert verschwenkt bzw. verdreht.
Zum anderen erfasst gleichzeitig ein Drehwinkelsensor kontinuierlich den Drehwinkel und die Drehrichtung der Lenksäule 32 und/oder des Fahrzeuglenkrades 34 und übermittelt diese Werte an eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (nicht in Fig. 1 gezeigt) des Lenksystems 10 oder des Nutzfahrzeugs. Ferner erfasst gleichzeitig ein Drehmomentsensor kontinuierlich das Lenkmoment der Lenksäule 32 und/oder des Fahrzeuglenkrades 34 und übermittelt diese Werte ebenfalls an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung.
Auf Basis dieser Werte für Drehwinkel, Drehrichtung und Lenkmoment von Lenksäule 32 und/oder Fahrzeuglenkrad 34 werden sodann mit einem minimalen zeitlichen Versatz (welcher der Trägheit des Systems geschuldet ist) zu der manuellen mechanischen Lenkbewegung der erste und zweite Elektromotor 28, 36 von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung simultan und unabhängig voneinander angesteuert.
Dadurch können die beiden Elektromotoren 28, 36 unabhängig voneinander und simultan bzw. gleichlaufend zu der manuellen mechanischen Ansteuerung über das Fahrzeuglenkrad 34 die beiden Lenkgetriebe 12, 18 ansteuern, wodurch es zu der Lenkunterstützung kommt.
Zum Spielausgleich zwischen erstem und zweitem Lenkgetriebe 12, 18 kommt es durch den Spannmechanismus 26, welcher das erste und zweite Lenkgetriebe 12, 18 über den ersten und zweiten Lenkmechanismus 14, 20 vorspannt.
Falls der erste und/oder zweite Elektromotor 28, 36 ausfällt bzw. ausfallen, dient der Spannmechanismus 26 zusätzlich als Mitnehmer, um die Lenkbewegungen des ersten zum zweiten Lenkmechanismus 14, 20 zu übertragen und umgekehrt.
Eine Ansteuerung im Falle eines einzigen intakten Elektromotors 28, 36 ist dennoch gewährleistbar, da beide Elektromotoren 28, 36 unabhängig voneinander angesteuert werden können. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Lenksystem
12 erstes Lenkgetriebe
14 erster Lenkmechanismus
14a erste Lenkstange
14b zweite Lenkstange
14c Spurstange
14d Radträger
16 erstes Fahrzeugrad
18 zweites Lenkgetriebe
20 zweiter Lenkmechanismus
20a erste Lenkstange
20b zweite Lenkstange
20c Spurstange
20d Radträger
22 zweites Fahrzeugrad
24 Vorderachse
26 Spannmechanismus
26a Längenverstellmechanismus
28 erster Elektromotor
30 mechanischer Durchtrieb
32 Lenksäule
34 Fahrzeuglenkrad
36 zweiter Elektromotor

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Lenksystem (10) für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einem ersten Lenkgetriebe (12) und mit wenigstens einem ersten Lenkmechanismus (14) zur Lenkung wenigstens eines ersten Fahrzeugrades (16), wobei das erste Lenkgetriebe (12) mit dem ersten Lenkmechanismus (14) gekoppelt ist, mit wenigstens einem zweiten Lenkgetriebe (18) und mit wenigstens einem zweiten Lenkmechanismus (20) zur Lenkung wenigstens eines zweiten Fahrzeugrades (22), wobei das zweite Lenkgetriebe (18) mit dem zweiten Lenkmechanismus (20) gekoppelt ist, und mit wenigstens einem Spannmechanismus (26), der mit dem ersten Lenkgetriebe (12) und mit dem zweiten Lenkgetriebe (18) derart gekoppelt ist, dass das erste Lenkgetriebe (12) und das zweite Lenkgetriebe (18), insbesondere im Ruhezustand und entgegengesetzt, zueinander vorspannbar sind.
2. Lenksystem (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spannmechanismus (26) an dem ersten Lenkmechanismus (14) und an den zweiten Lenkmechanismus (20) angelenkt ist.
3. Lenksystem (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannmechanismus (26) im montierten Zustand elastisch vorspannbar und/oder vorgespannt ist.
4. Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannmechanismus (26) wenigstens einen Längenverstellmechanismus und/oder Teleskopmechanismus aufweist.
5. Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannmechanismus (26) wenigstens ein elastisches Federelement aufweist.
6. Lenksystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Federelement als Axialfederelement ausgebildet ist.
7. Lenksystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Federelement als Radialfederelement, insbesondere Blattfederelement, ausgebildet ist.
8. Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lenkgetriebe (18) baulich in wenigstens einer Dimension kleiner ausgebildet ist als das erste Lenkgetriebe (12).
9. Lenksystem (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lenkgetriebe (18) baulich in wenigstens einer Dimension um wenigstens ca.
10 %, vorzugsweise um wenigstens 20% und besonders bevorzugt um wenigstens 25% kleiner ausgebildet ist als das erste Lenkgetriebe (12).
10. Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lenkgetriebe (12) mit wenigstens einem ersten Elektromotor (28) gekoppelt ist, wobei das zweite Lenkgetriebe (18) mit wenigstens einem zweiten Elektromotor (36) gekoppelt ist.
11. Lenksystem (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lenkgetriebe (18) ausschließlich über den zweiten Elektromotor (36) antreibbar ist.
12. Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lenkgetriebe (12) wenigstens einen mechanischen Durchtrieb (30) aufweist, durch den das erste Lenkgetriebe (12) mit wenigstens einer Lenksäule (32) und einem Fahrzeuglenkrad (34) koppelbar ist.
PCT/EP2021/073651 2020-09-28 2021-08-26 Lenksystem für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug WO2022063517A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/028,615 US20230331292A1 (en) 2020-09-28 2021-08-26 Steering System for a Vehicle, in Particular a Utility Vehicle
JP2023519392A JP2023542721A (ja) 2020-09-28 2021-08-26 車両用、特に商用車用のステアリングシステム
CN202180065889.XA CN116323371A (zh) 2020-09-28 2021-08-26 用于车辆、尤其商用车的转向系统

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020125258.7 2020-09-28
DE102020125258.7A DE102020125258A1 (de) 2020-09-28 2020-09-28 Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022063517A1 true WO2022063517A1 (de) 2022-03-31

Family

ID=77739067

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/073651 WO2022063517A1 (de) 2020-09-28 2021-08-26 Lenksystem für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230331292A1 (de)
JP (1) JP2023542721A (de)
CN (1) CN116323371A (de)
DE (1) DE102020125258A1 (de)
WO (1) WO2022063517A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11753072B2 (en) * 2021-03-15 2023-09-12 Oshkosh Corporation Steering assembly for vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10114600A1 (de) 2000-03-27 2002-01-03 Continental Teves Ag & Co Ohg Fahrzeuglenkung und Achslenkmodul für eine Fahrzeuglenkung
US20040026158A1 (en) * 2000-03-27 2004-02-12 Peter Rieth Vehicle system and axle guide module for a vehicle steering system
EP2759458A1 (de) * 2013-01-28 2014-07-30 Fiat Group Automobiles S.p.A. Elektrische Servolenkung für ein Kraftfahrzeug

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4741409A (en) 1987-06-25 1988-05-03 General Motors Corporation Electric steering system for automobiles
DE19964587B4 (de) 1999-01-22 2011-06-01 Thyssenkrupp Presta Steertec Gmbh Lenkgetriebe mit redundantem Antrieb und geteilter Zahnstange
US6386311B2 (en) 2000-02-18 2002-05-14 Delphi Technologies, Inc. Limited independent steering device
DE112013006263T5 (de) 2012-12-28 2015-10-08 Honda Motor Co., Ltd. Fahrzeuglenkvorrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10114600A1 (de) 2000-03-27 2002-01-03 Continental Teves Ag & Co Ohg Fahrzeuglenkung und Achslenkmodul für eine Fahrzeuglenkung
US20040026158A1 (en) * 2000-03-27 2004-02-12 Peter Rieth Vehicle system and axle guide module for a vehicle steering system
EP2759458A1 (de) * 2013-01-28 2014-07-30 Fiat Group Automobiles S.p.A. Elektrische Servolenkung für ein Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023542721A (ja) 2023-10-11
DE102020125258A1 (de) 2022-03-31
CN116323371A (zh) 2023-06-23
US20230331292A1 (en) 2023-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3122613B1 (de) Lenkvorrichtung
DE19541749C1 (de) Servolenkung für Kraftfahrzeuge
EP2342117B1 (de) Lenkvorrichtung für ein kraftfahrzeug
DE4304664C2 (de) Steuervorrichtung, insbesondere Lenkung für Kraftfahrzeuge
EP3114005B1 (de) Lenksäule für ein kraftfahrzeug
EP2956319B1 (de) Drehfedersystem für eine radaufhängung eines kraftfahrzeugs
DE19902556B4 (de) Lenkgetrieb mit redundantem Antrieb
WO2010094318A2 (de) Längenverstellbare lenkbetätigungseinheit für ein kraftfahrzeug mit einem träger und mit einer lenksäule
EP1091868B1 (de) Hilfskraftlenkung mit hydraulischer hilfskraftunterstützung
EP0975507B1 (de) Hilfskraftlenkung mit hydraulischer hilfskraftunterstützung
EP1554138A1 (de) Wankstabilisator für das fahrwerk eines kraftfahrzeugs
DE102019200911A1 (de) Eingabemodul für ein Steer-by-Wire-System mit einem Bedienelement und einem mit dem Bedienelement gekoppelten Aktuator
WO2005077732A1 (de) Lenksystem für ein fahrzeug
EP3428041B1 (de) Multifunktionale lenksäule, kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs
DE102018119977A1 (de) Lenkgetriebe für ein Steer-by-Wire-Lenksystem
DE10159330A1 (de) Reaktionsmomentsimulator für ein Lenkrad einer Fahrzeuglenkung
WO2006002790A1 (de) Überlagerungslenkung
WO2022063517A1 (de) Lenksystem für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug
DE10103667A1 (de) Aktuator für eine Steer-by-Wire-Lenkanlage
DE102019219393B4 (de) Radlenkwinkelstellvorrichtung zur Änderung eines Radlenkwinkels eines Fahrzeugrads
WO2014194909A2 (de) Vorrichtung zum lenken einer hinterachse eines mehrspurigen kraftfahrzeugs
DE102019217965A1 (de) Lenkgetriebe für eine steer-by-wire-Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeuges
DE3309437C2 (de)
DE4030625A1 (de) Servolenkgetriebe
DE102013217613A1 (de) Aktive Stabilisierungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21769700

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023519392

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21769700

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1