-
Die Erfindung betrifft einen Lenkanschlag gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 11 zur Verwendung in Steer-by-Wire Lenkungen insbesondere bei nicht-spurgebundenen Fahrzeugen.
-
Bei Steer-by-Wire-Lenkungen besteht keine direkte mechanische Kopplung zwischen dem Lenkrad und den gelenkten Rädern. Stattdessen wird über Sensoren der Lenkwinkel und/oder die Drehgeschwindigkeit des Lenkrads gemessen und über Aktoren werden die Räder entsprechend eingeschlagen. Derartige Anordnungen sind aus
DE 10 2010 041 738 A1 oder
DE 198 34 868 A1 bekannt.
-
Bei Steer-by-Wire Lenkungen entfällt somit die unmittelbare Rückmeldung zwischen der Lenkwinkeleingabe des Fahrers über das Lenkrad und dem tatsächlich ausgeführten Einschlagwinkel am Rad. Entsprechend erhält der Fahrer keine Rückmeldung darüber, ob bei starkem Auslenken das Lenkgetriebe sich bereits im Anschlag befindet oder nicht. Bei einem frei durchdrehbaren Lenkrad lassen sich somit unendlich große Lenkwinkel erzeugen, ohne dass das Lenkgetriebe diese auch einstellen kann.
-
Aus der
DE 42 07 719 A1 ist ein gattungsgemäßer Lenkanschlag nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
-
Aus der
DE 196 25 503 C1 ist eine Lenkvorrichtung insbesondere für ein Kraftfahrzeug bekannt, welche die Bereitstellung einer hinsichtlich Rückwirkungsmomenterzeugung und kompaktem Aufbau optimierte Lenkvorrichtung angeben soll. Hierzu wird ein Federspeicher durch die Lenkbewegung während des Lenkens gespannt bzw. entspannt.
-
Aus der
DE 603 03 081 T2 ist ein Handradstellglied bekannt, mit welchem eine Bewegung eines Handrads für den Fall des Einsatzes einer dynamischen Lenkübersetzung an jedem beliebigen Punkt stoppbar ist. Hierfür wird vorgeschlagen, einen Elektromotor und ein Getriebe vorzusehen, mittels denen ein Drehmoment auf die Lenkwelle aufbringbar ist und einen variablen Anschlag einzusetzen, der derart ausgebildet ist, dass er eine Drehung der Lenkwelle an einer beliebigen Position stoppen kann.
-
Aus der
US 2003/0164060 A1 ist eine Lenkaktuatoreinrichtung bekannt, welche eine stillstehende zentrale Lenkradnabe besitzt. Die Lenkaktuatoreinrichtung weist eine Forcefeedbackeinrichtung auf.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lenkanschlag für den Steer-by-Wire-Einsatz bereitzustellen, bei dem der Anwender eine haptische Rückmeldung (Feedback) bei dem Erreichen des maximal möglichen Einschlags der Räder erhält. Insbesondere soll hierbei betrachtet werden, dass unter unterschiedlichen Fahrbedingungen unterschiedliche maximale Einschlagwinkel der Räder und unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse von der Lenkradstellung zu dem Radeinschlag gefordert sein können.
-
Diese Aufgabe wird durch einen Lenkanschlag mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Ein Lenkanschlag für ein Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst eine Lenkwelle zur Verbindung mit einer Lenkhandhabe, insbesondere einem Lenkrad. Dabei ist ein Koppelelement über eine Getriebestufe mit der Lenkwelle verbunden und an dem Koppelelement ist ein Eingriffselement derart vorgesehen, dass bei einer Drehung der Lenkwelle das Eingriffselement sich auf einer Eingriffsbahn bewegt und die Eingriffsbahn ist durch veränderliche Anschläge begrenzt, um so einen begrenzten und veränderlichen Lenkwinkelbereich für die Lenkwelle und somit für das Lenkrad zu erhalten. Die Drehung der Lenkwelle selbst umfasst einen Drehbereich- von mehreren Umdrehungen. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, durch einen einfachen Anschlag einen definierten Lenkwinkelbereich zu erhalten. Erst durch die Getriebestufe wird es möglich, die Drehbewegung zu untersetzen oder so umzusetzen, dass hierdurch für ein Teil des Koppelelements, nämlich das Eingriffselement, eine Bewegungsbahn, geschaffen werden kann, die durch Anschläge begrenzbar ist. Bei der genannten Untersetzung mit einem Getriebe wird eine Schwenk- oder Drehbewegung für das Koppelelements generiert. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass für die Anschläge ein Antrieb vorgesehen und derart eingerichtet ist, dass die Anschläge aus unterschiedlichen Richtungen oder Winkellagen synchron in Richtung einer Mittellage verschiebbar oder schwenkbar sind. Die Mittellage der Winkellage der Lenkwelle kann insbesondere einer Geradeausfahrt entsprechen.
-
Bei einer Steer-by-Wire Lenkung besteht von der Lenkwelle keine mechanische oder hydraulische Kopplung über Getriebestufen oder dergleichen zu mechanischen Komponenten der Einstellung des Radeinschlagwinkels wie beispielsweise einer Spurstange. Vielmehr wird das Drehen der Lenkwelle in ein elektronisches Signal gewandelt und über dieses Signal wird die Einstellung des Radeinschlags veranlasst.
-
Bevorzugt ist die Lenkwelle von einer Mittelstellung ausgehend bis zum Erreichen einer der Lenkanschläge um mehr als eine halbe Umdrehung in jede Richtung drehbar. Insbesondere ist sie um mehr als eine Umdrehung in jede Richtung drehbar.
-
Insbesondere kann die Getriebestufe zumindest ein Zahnradgetriebe umfassen. Bei dieser Ausführungsform wird somit zur Bewegungsum- oder -untersetzung kein Gewinde verwendet. Eine Zahnraduntersetzung umfasst keine Gleitbewegung der bewegten Teile zueinander und hat somit einen guten Wirkungsgrad der Kraftübertragung. Im Rahmen dieser Erfindung bezeichnet ein Zahnradgetriebe eine Über- oder Untersetzungsstufe, die zumindest ein Zahnrad umfasst.
-
Weiter kann bevorzugt die Getriebestufe ein außenverzahntes erstes Zahnrad umfassen, welches drehsteif mit der Lenkwelle verbunden ist und ferner ein innenverzahntes Zahnelement, das als das Koppelelement im Eingriff mit dem ersten Zahnrad steht. Das innenverzahnte Zahnrad braucht nicht notwendiger Weise umlaufend mit einer Verzahnung versehen zu sein.
-
Alternativ kann die Getriebestufe ein Zahnstangengetriebe aufweisen, wobei die Getriebestufe ein außenverzahntes erstes Zahnrad umfasst, welches drehsteif mit der Lenkwelle verbunden ist und im Eingriff mit der Zahnstange steht. Alternativ kann die Getriebestufe ein Planetengetriebe umfassen, was eine sehr kompakte Ausführungsform ist, die wenig Platz benötigt.
-
Insbesondere dient die Lenkwelle als Eingangswelle einer Getriebestufe und die Getriebestufe umfasst eine Ausgangswelle zur Ausgabe der in der Getriebestufe untersetzten Drehbewegung der Lenkwelle. Ferner kann das Untersetzungsverhältnis von der Eingangswelle zu der Ausgangswelle mindestens 2 zu 1 und insbesondere von mindestens 3 zu 1 betragen. So kann von einer mehrfachen Lenkradumdrehung die Drehbewegung auf eine Bewegung heruntertransformiert werden, die kleiner als 360° ist und für die konstruktiv einfach ein Anschlag und somit Drehbegrenzung realisiert werden kann.
-
Ferner können die Anschläge auf einem einstückigen Anschlagträger aufgenommen sein und die Anschläge können dabei jeweils als Anschlagsflanken ausgeformt sein, die zueinander geneigt und/oder konisch und/oder zusammenlaufend sind. Der Anschlagträger ist bevorzugt zumindest teilweise senkrecht zu der Eingriffsbahn beweglich, so dass das Eingriffselement an unterschiedlichen Stellen mit den Anschlagsflanken in Eingriff bringbar ist, um so einen variablen Lenkanschlag zu erhalten. So wird nur ein Antrieb benötigt, um einen variablen Lenkanschlag zu beiden Drehrichtung der Lenkwelle zu realisieren.
-
Alternativ sind die Anschläge auf einem einstückigen Anschlagträger angeordnet und der Anschlagträger ist zumindest teilweise entlang der Eingriffsbahn bewegbar, so dass der Anschlagträger mit seinen Anschlägen mit dem Eingriffselement in Eingriff bringbar ist, um so einen variablen Lenkanschlag zu erhalten.
-
Auch kann ein Lenkanschlag mit einer Lenkwelle zur Verbindung mit einer Lenkhandhabe vorgesehen sein, wobei der Lenkanschlag eine Untersetzungsstufe mit einer Eingangswelle als Teil oder zur Verbindung mit der Lenkwelle umfasst und eine Ausgangswelle zur Ausgabe der untersetzten Drehbewegung. Dabei sind für die Ausgangswelle Anschläge zur Begrenzung der Drehbewegung der Ausgangswelle vorgesehen, um so einen begrenzten Lenkwinkelbereich für die Lenkwelle zu erhalten, wobei für die Anschläge ein Antrieb vorgesehen und derart eingerichtet ist, dass die Anschläge aus unterschiedlichen Richtungen oder Winkellagen synchron in Richtung einer Mittellage verschiebbar oder schwenkbar sind. Die Mittellage der Winkellage der Lenkwelle kann insbesondere bei einer Geradeausfahrt entsprechen.
-
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen anhand der Figuren beschrieben.
-
1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Lenkanschlags mit einem Zahnstangentrieb,
-
2 den Schnitt A-A der 1,
-
3 eine alternative Ausführungsform des Lenkanschlags mit einem Schneckentrieb,
-
4 eine schematische Ansicht eines hydraulischen Lenkgetriebes,
-
5 eine weitere alternative Ausführungsform mit einem innenverzahnten Zahnradantrieb,
-
6 den Schnitt B-B der Ausführungsform gemäß 5,
-
7 eine weitere alternative Ausführungsform mit einem Getriebe zur Untersetzung der Lenkwellendrehung,
-
8 ein Beispiel für ein Untersetzungsgetriebe in Form eines Planetengetriebes in einer seitlichen Ansicht,
-
9 eine Draufsicht auf das Planetengetriebe gemäß 8,
-
10 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform mit zwei beweglichen Anschlägen und
-
11 eine weitere alternative Ausführungsform mit einem einzigen beweglichen Anschlag zur Realisierung eines veränderlichen Lenkanschlag in einer perspektivischen Ansicht.
-
1 und 2 zeigen zwei Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform. Dabei ist eine Lenkhandhabe 10, oder insbesondere ein Lenkrad 10, mit einer Lenkwelle 11 verbunden. An der Lenkwelle 11 ist ein Zahnrad 15 angeordnet. Das Zahnrad 15 steht in Verbindung mit einer Zahnstange 30, so dass bei einer Drehung der Lenkwelle 15 eine Lateralbewegung der Zahnstange 30 in einer Längsführung verursacht wird. An der Zahnstange 30 ist ein Eingriffselement 40 befestigt. In diesem Sinne wirkt die Zahnstange 30 als ein Koppelelement, um die Bewegung des Eingriffselements 40 mit der Bewegung der Lenkwelle 11 zu koppeln. Die Bahn, die das Eingriffselement 40 bei dieser Bewegung beschreibt, wird nachfolgend als Eingriffsbahn bezeichnet.
-
Zudem umfasst der Lenkanschlag eine Gewindestange 52, die parallel zu der Zahnstange 30 ausgerichtet ist. Die Gewindestange 52 ist drehbar und nicht axial verschiebbar gelagert und kann über einen Motor 56 und einer dazwischen geschalteten Getriebestufe, die aus zwei Stirnzahnrädern 53 und 54 besteht, in einer gewünschten Richtung angetrieben werden. Die Gewindestange 52 umfasst einen Abschnitt 52a, der ein Linksgewinde umfasst und einen Abschnitt 52b mit einem Rechtsgewinde. Die Abschnitte 52a und 52b der Gewinde sind symmetrisch zu der Lenkwelle 11 angeordnet. In den Abschnitten 52a und 52b ist jeweils ein Anschlag 50 geführt und gelagert, der jeweils ein passendes Links- bzw. Rechtsinnengewinde umfasst. Die Anschläge 50 sind über eine in 1 und 2 nicht gezeigte Führung verdrehfest aber in Gewindestangenlängsrichtung verschieblich gelagert, so dass eine über den Motor 56 bewirkte Drehung der Gewindestange 52 die Anschläge 50 drehrichtungsabhängig zu der Gewindestangenmitte hin- oder davon wegbewegt.
-
Die Anschläge 50 sind jeweils so ausgestaltet, dass sie sich zumindest teilweise in der Eingriffsbahn des Eingriffselements 40 bewegen. So ergibt sich zwischen den Anschlägen 50 ein Bereich, in dem das Eingriffselement 40 sich bewegen kann. Über die Begrenzung der Eingriffsbahn ergibt sich ein veränderlicher Winkelbereich innerhalb dessen die Lenkwelle 11 sich drehen kann. Der Zweck dieses veränderlichen Lenkwinkelbereich wird im Folgenden zusammen mit einem Lenkgetriebe der Fahrzeuglenkung näher erläutert:
Das Lenkgetriebe kann gemäß 4 ein Hydrauliksystem zur Einstellung der Radeinschläge der Räder 110 aufweisen. Bei alternativen Ausführungsformen kann ein Elektroantrieb verwendet werden. Im Hydrauliksystem ist eine Hydraulikpumpe 124 vorgesehen und ein Dreiwegesteuerventil 130, welches von einer elektronischen Steuerung 100 ansteuerbar ist, so dass Hydraulikfluid in einen Lenkzylinder 111 gelangen kann. So kann ein Lenkkolben 118 innerhalb des Lenkzylinders 111 wahlweise in beide Richtungen verschoben werden. Der Lenkkolben 18 ist beidseitig mit einer Kolbenstange 114 verbunden, an deren Enden eine Spurstange 112 angekoppelt ist, die jeweils mit dem entsprechenden Rad 110 verbunden ist. So kann über die Position des Lenkkolbens 118 der Lenkwinkel bzw. Einschlagwinkel der Räder 110 eingestellt werden. Wenn ein Einschlag der Räder 110 nach links gewünscht ist, so schaltet die Steuerung 100 das Dreiwegesteuerventil 130 in die Schaltstellung, die in 1 links gezeigt ist und bei der das Fluid von der Pumpe 124 in die rechte Kammer des Lenkzylinders 111 gelangt und so den Radeinschlag bewirkt. Um einen entgegen gesetzten Lenkeinschlag zu erhalten, wird das Steuerventil 130 in die entgegen gesetzte Schaltstellung gebracht und das Fluid wird in die linke Kammer des Lenkzylinders 111 gepumpt.
-
Bei der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt das Lenkeinschlags-/Radeinschlagsverhältnis 2,5 zu 1. Das heißt, bei einem Drehwinkel des Lenkrads 10 von der Mittelstellung ausgehend von +900° in die eine Richtung kann der eine Lenkanschlag erreicht werden und von –900° in die andere Richtung der andere Lenkanschlag. Der Winkelgeber 20 misst die jeweilige Stellung des Lenkrads 10 und gibt das Ergebnis an die Steuerung 100. Zur Realisierung dieses Lenkeinschlags-/Radeinschlagsverhältnisses befinden sich die Anschläge 50 in einer äußeren Endposition, die eine maximal große Eingriffsbahn für das Eingriffselement 40 von +/–900° zulässt.
-
Bei einer Rechtsdrehung des Lenkrads dreht sich das Zahnrad 15 entsprechend und somit wird die Gewindestange 30, bzw. das Koppelelement 30, nach links bewegt. Wenn der Lenkeinschlag von +900° erreicht ist, so ergibt sich ein Kontakt von dem Eingriffselement 40 mit dem links dargestellten Anschlag 50. Dies bewirkt einen Widerstand gegen ein weiteres Drehen der Lenkwelle 11 und somit erkennt der Fahrer, dass ein Anschlag für das Lenkrad 10, nämlich der Lenkanschlag, erreicht wurde. Dies entspricht auch einem maximalen Radeinschlag.
-
Situationsabhängig kann ein anderes Lenkeinschlags-/Radeinschlagsverhältnis gewünscht sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug über ein sportliches Fahrprogramm verfügen. Bei einer sportlichen Fahrweise soll die Lenkung auf Lenkeinschläge empfindlicher reagieren. So kann hierfür ein Lenkeinschlag von jeweils 1,5 Umdrehungen, also +/–540° dem maximalen Radlenkeinschlag entsprechen. Bei einem Fahrprogramm für Geländefahrten kann ein veränderter maximaler Radeinschlag vorgegeben sein. Auch kann bei Rädern mit veränderten Durchmessern, (wie z. B. Sommer- oder Winterreifen) ein veränderter maximaler Radeinschlagwinkel vorgegeben sein. Des Weiteren kann geschwindigkeitsabhängig von der Fahrzeugsteuerung 100 ein maximal zulässiger Radeinschlag vorgegeben werden. Auch in diesen Fällen ist es gewünscht, dass der Fahrer eine veränderte Rückmeldung über den maximalen Lenkeinschlag des Lenkrads erhält. In diesen Fällen wird der Motor 56 aktiviert und verfährt die Anschläge 50 in eine Lage, bei der sie näher zusammen stehen und bei der die Eingriffsbahn für das Eingriffselement 40 kürzer ist. So wird ein veränderter Anschlag für das Lenkrad 10 generiert.
-
Wenn das Lenkrad 10 in einer Mittelposition befindlich ist, die einer Geradeausfahrt entspricht, so kann über die beschriebene Mechanik ein Lenkradschloss generiert werden. Dafür werden die Anschläge 50 maximal zusammengefahren, so dass die Länge der Eingriffsbahn lediglich der Breite des Eingriffselements 40 selbst entspricht und bei der das Lenkrad 10 nicht mehr gedreht werden kann. Wenn das Lenkrad 10 sich hingegen beim Abstellen des Fahrzeugs und der benötigten Parkfunktion in einer außermittigen Position befindet, so können die Anschläge 50 nur so weit zusammenbewegt werden, bis einer von ihnen in Kontakt mit dem Eingriffselement 40 tritt. In diesem Fall kann das Lenkrad 10 nur noch in eine Richtung gedreht werden. Wenn dies passiert, werden die Anschläge 50 zur Bewirkung der Parkfunktion solange weiter zusammen gefahren, bis im Endergebnis keine Drehfreiheit für die Lenkwellendrehung mehr besteht.
-
3 zeigt eine alternative Ausführungsform des Lenkanschlags. Hierbei ist an der Lenkwelle 11 eine Schneckenwelle 16 angeordnet. Wenn sie sich dreht, so wird die Drehbewegung auf ein mit der Schneckenwelle 16 gekoppeltes Schneckenrad 60 geleitet. Dieses Schneckenrad 60 wird auch als Koppelelement bezeichnet, da es als Träger für einen Anschlag 50 dient. Dieser wird analog zu obiger Beschreibung in einer Eingriffsbahn bewegt und über die Gewindestange 52 sind die Anschläge 50 beweglich, die, wie bereits beschrieben, die Eingriffsbahn des Eingriffselements 40 begrenzen können. Von der in der 3 gezeigten Mittelposition einer Geradeausfahrt ausgehend, kann die Lenkwelle 11 in beide Richtungen gedreht werden, bis das Eingriffselement 40 in Kontakt mit einem der Anschläge 50 kommt. Während bei der Ausführungsform gemäß 1 und 2 die Eingriffsbahn gradlinig war, liegt hier die Eingriffsbahn auf einem Kreisbogen mit einem Mittelpunkt, der auf der Lagerachse des Schneckenrads 60 liegt. Die Übersetzung des Schneckentriebs 16, 60 ist so bemessen, dass eine benötigte +/–900° Drehung der Lenkwelle 11 einer Drehung des Schneckenrads 60 von +/–45° entspricht, da nur in diesem Winkelbereich die Anschläge 50 die Kräfte einer Lenkwellendrehung aufnehmen können. Aus diesem Grund muss das Schneckenrad 60 nicht komplett umlaufend mit einer Verzahnung versehen sein.
-
5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform, bei der das Zahnrad 15, das mit der Lenkwelle 15 gekoppelt ist, im Eingriff mit einem innenverzahnten Zahnrad 65 steht. Da dieses als Träger für ein Eingriffselement 40 dient, wird das innenverzahnte Zahnrad 65 auch als ein Koppelelement bezeichnet. Wie bereits oben näher ausgeführt, sind Anschläge 50 vorgesehen, um die Eingriffsbahn des Eingriffselements 40 zu beschränken. In dieser Figur ist zudem ein Führungsstange 55 eingezeichnet, die ortsfest am Fahrzeug gelagert ist und durch Bohrungen der Anschläge 50 geführt wird, um so ein Verdrehen der Anschläge 50 um die Achse der Gewindestange 52 zu verhindern und um so die beschriebene Lateralbewegung der Anschläge 50 zu erzwingen. Die Lagerung des Zahnrads 65 ergibt sich in der Zusammenschau der 5 und 6, die den Schnitt B-B der 5 zeigt. Dabei ist das Zahnrad 65 teilweise mit einer Innenverzahnung versehen und in einem verzahnungsfreien Bereich ist ein nach innen reichender Steg vorgesehen, der an seinem Ende einen Lagerbereich zur Lagerung des Zahnrads 65 umfasst. In den verzahnten Bereichen ist eine Freimachung vorgesehen, die ausreicht, um das Zahnrad 15 aufzunehmen. Wie bei den anderen Ausführungsformen mit der Gewindestange 52, ist sie auch hier mit Abschnitten eines Links- und Rechtsgewindes versehen.
-
In 7 ist eine weitere alternative Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Lenkwelle 11 führt in ein Getriebe 70, das in der 7 als eine Black-Box dargestellt ist. Am gegenüberliegenden Ende des Getriebes 70 ist bevorzugt koaxial zu der Eingangswelle 11 eine Ausgangswelle 27 angeordnet. Am Ende der Ausgangswelle 27 ist eine Abwinklung vorgesehen, deren Ende 40' wie das bereits beschriebene Eingriffselement 40 wirkt. Mit gestrichelten Linien ist ein Anschlagträger 25 gezeigt. Er umfasst eine Innenkontur, in welcher das Eingriffselement 40' aufgenommen ist. Zu Beginn der Innenkontur hat sie eine relativ weite Öffnung der Form eines Kreisabschnitts mit einem Winkel von ca. 160°. Mit zunehmender Tiefe nimmt der Öffnungswinkel ab. Bei der maximalen Tiefe beträgt dieser Winkel ca. 30°. Die Tiefe kann bspw. 8–10 cm betragen. Der Anschlagträger 25 ist am Fahrzeug befestigt und über einen Antrieb (nicht dargestellt) in der Tiefenrichtung z, die der Achsrichtung der Lenkwelle 11 und/oder der Ausgangswelle 27 entspricht, verschiebbar.
-
Die Übersetzung des Getriebes 70 ist so ausgelegt, dass von einer Mittelstellung ausgehend nach einer Drehung der Lenkwelle 11 um 900° in eine Richtung das Eingriffselement 40' an einen der Anschläge 50' des Anschlagträgers 25 anschlägt. Die sich dadurch aufbauenden Halte- bzw. Widerstandskräfte signalisieren dem Fahrer, dass eine Endlage des Lenkgetriebes erreicht wurde. Aufgrund der Übersetzung hat sich die Ausgangswelle 27 dabei um ca. 80° gedreht. In diesem Beispiel ist der Anschlagträger 25 derart weit in z-Richtung zurückgezogen, dass das Eingriffselement 40' mit dem Anschlagträger 25 nur in seinem vorderen Bereich in Kontakt treten kann. Der Kontakt des Eingriffselements 40' mit einem der Anschläge 50' ist von dem Fahrer am Lenkrad 10 als Widerstand spürbar, ist unüberwindlich und wirkt somit als Lenkanschlag,
-
Wenn der Anschlagträger 25 weiter vorfährt, so dass das Eingriffselement 40' an einer tiefer gelegenen Stelle mit ihm in Kontakt tritt, so ist der mögliche Schwenkbereich für das Eingriffselement 40' dort geringer, was bedeutet, dass die Lenkung einen geringeren Schwenkbereich aufweist.
-
Im Allgemeinen gilt, dass für eine Drehung, die weniger als 360° ausmacht, konstruktiv relativ einfach ein Anschlag realisiert werden kann. Es muss nämlich nur ein radial vorstehendes Eingriffselement gegen einen geeigneten Anschlag fahren. Für die Lenkwelle 11 wird hingegen ein Drehwinkelbereich von mehreren Umdrehungen gefordert. Aus diesem Grund kann ein derart einfacher Anschlag nicht verwendet werden. Erst durch das zwischengeschaltete Getriebe 70 mit dessen Untersetzung kann der Drehbereich der Lenkwelle 11 von mehreren Umdrehungen in einen Schwenkbereich der Ausgangswelle 27 gewandelt werden, der kleiner als 360° ist und für den der einfach konstruktiv erzeugbare Anschlag möglich ist.
-
In den 8 und 9 wird das Innere des Getriebes 70 näher erläutert. Es kann bspw. ein Planetengetriebe umfassen. Ein Sonnenrad 15 des Getriebes wird durch ein Zahnrad 15 ausgeführt, das mit der Lenkwelle 11 verbunden ist. Ortsfest und nicht beweglich ist ein Außenring 75 mit einer Innenverzahnung angeordnet. Im Bereich zwischen dem Sonnenrad 15 und dem Außenring 75 befinden sich drei Planeten 72. Deren Drehachse liegt auf einem Planetenträger 74, der mit der Ausgangswelle 27 verbunden ist.
-
Anstelle des beschriebenen einteiligen und starren Anschlagträger 25 mit zwei Anschlägen 50' der in 7 gezeigten Ausführungsform, können, wie es in 10 in einer Draufsicht gezeigt ist, zwei bewegliche Anschläge 50 verwendet werden, die jeweils über Antriebe (nicht gezeigt) beweglich sind, um so ihren Abstand zu dem Eingriffselement 40 zu verändern und um so zunächst einen definierten Lenkwinkelbereich zu schaffen, der zudem aufgrund der Abstandsveränderungen variabel einstellbar ist. Das Eingriffselement 40 ist in 10 kreisförmig dargestellt, da es in der Draufsicht nach oben zeigt. Als Antrieb für die Bewegung der Anschläge 50 eignet sich der in 1 gezeigte Antriebsmotor 56 mit der entsprechenden Gewindestange 52.
-
In einer weiteren alternativen Ausführungsform können die Anschläge 50 für das Eingriffselement 40 auf einem einzigen Anschlagträger 26 angeordnet sein. Dabei zeigt 11 die Lage des Eingriffselements 40 bei einer Endlage der Lenkung. Von dieser Lage ausgehend kann die Lenkwelle 11 in eine mittlere Stellung gedreht werden, bei der das Eingriffselement 40 normal von der Fläche des Anschlagträgers 26 weg steht und bis zu dem unteren Anschlag 50, bei dem der Radeinschlag in der anderen Extremlage ist und für das Lenkrad 10 ebenfalls ein Lenkanschlag generiert wird. Diese 180°-Drehung des Anschlagträgers 26 entspricht einem Lenkwinkel der Lenkwelle 11 von bspw. +/–700°. Für Fahrbedingungen, bei denen ein größerer Lenkwinkelbereich gewünscht ist, kann über einen mechanischen Antrieb der Anschlagträger 26 von dem Eingriffselement 40 weggezogen in x-Richtung werden, um so den Schwenkwinkelbereich des Eingriffselement 40 und somit den Drehbereich der Lenkwelle 11 zu erhöhen.
-
Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen sind frei miteinander kombinierbar. Funktionsgleiche Bauteile unterschiedlicher Ausführungsformen sind mit dem gleichen Bezugszeichen markiert, ohne dass sie konstruktiv identisch ausgestaltet sein müssen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Lenkhandhabe, Lenkrad
- 11
- Lenkwelle
- 15
- Zahnrad, Sonnenrad
- 16
- Schneckenwelle
- 20
- Drehwinkelsensor
- 25, 26
- Anschlagträger
- 27
- Ausgangswelle
- 30
- Zahnstange
- 40, 40'
- Eingriffselement
- 50, 50'
- Anschlag
- 52
- Gewindestange
- 52a, 52b
- Bereiche unterschiedlicher Gewinderichtung
- 53, 54
- Zahnrad
- 55
- Führungsstange
- 56
- Motor
- 60
- Schneckenrad, Koppelelement
- 65
- Innenverzahntes Zahnrad
- 70
- Getriebe, Plantengetriebe
- 72
- Planet
- 74
- Planetenträger
- 75
- Außenring
- 100
- Steuerung
- 110
- Rad
- 111
- Lenkzylinder
- 112
- Spurstange
- 114
- Kolbenstange
- 118
- Lenkkolben
- 124
- Hydraulikventil
- 130
- Dreiwegesteuerventil
- x
- Bewegungsrichtung für den Anschlagträger
- z
- Tiefenrichtung
