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Die Erfindung betrifft eine Lenkgetriebevorrichtung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Schiebestange, die eine Zahnstange mit einer Verzahnung aufweist, einem Getriebeabschnitt, der ein Schneckengetriebe mit einem Schneckenrad und ein sich in einer Axialrichtung erstreckendes Antriebsritzel hat, einem Motor und einem Lenkwinkelsensor, wobei der Motor mittels des Schneckengetriebes drehmomentübertragend mit dem Antriebsritzel verbunden ist und das Antriebsritzel mit der Verzahnung in verzahntem Eingriff steht.
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Lenksysteme umfassen üblicherweise eine Schiebestange, die zur Anpassung einer Radstellung linear verschiebbar gelagert ist. Ursprünglich ist eine derartige Schiebestange über eine Lenkstange mit dem Lenkrad gekoppelt, so dass über eine Drehung des Lenkrads eine lineare Verschiebung der Schiebestange erreicht wird.
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Künftig werden vermehrt Kraftfahrzeuge mit sogenannten Steer-By-Wire-Lenksystemen (SbW-Lenksystem) zum Einsatz kommen, bei denen zwischen dem Lenkrad und der Schiebestange keine mechanische Verbindung mehr vorliegt. Die Stellung des Lenkrads wird elektronisch erfasst und eine entsprechende Verschiebung der Schiebestange wird mittels eines elektrischen Antriebs erreicht.
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Die Schiebestange ist dabei Teil einer Lenkgetriebevorrichtung, die dazu ausgebildet ist, die Schiebestange verschiebbar zu lagern sowie deren Verschiebung bzw. Auslenkung über einen Lenkwinkelsensor zu erfassen.
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Eine Herausforderung beim Design von Lenkgetriebevorrichtungen für ein Steer-by-Wire-Lenksystem besteht darin, diese besonders bauraumsparend zu gestalten.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Lenkgetriebevorrichtung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem bereitzustellen, das kompakt aufgebaut ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lenkgetriebevorrichtung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Schiebestange, die eine Zahnstange mit einer Verzahnung aufweist, einem Getriebeabschnitt, der ein Schneckengetriebe mit einem Schneckenrad und ein sich in einer Axialrichtung erstreckendes Antriebsritzel hat, einem Motor und einem Lenkwinkelsensor. Der Motor ist dabei mittels des Schneckengetriebes drehmomentübertragend mit dem Antriebsritzel verbunden und das Antriebsritzel steht mit der Verzahnung in verzahntem Eingriff. Ferner ist der Lenkwinkelsensor mit dem Antriebsritzel gekoppelt, insbesondere drehmomentübertragend.
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Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass durch diese Gestaltung die Lenkgetriebevorrichtung einen besonders kompakten Aufbau hat.
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Hierbei kann der Lenkwinkelsensor unmittelbar am Antriebsritzel angebracht sein, wodurch die Lenkgetriebevorrichtung noch kompakter gestaltet sein kann.
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Zusätzlich oder alternativ kann das Antriebsritzel, das einzige Antriebsritzel, insbesondere das einzige Ritzel, sein, das mit der Schiebestange in verzahntem Eingriff steht. Hierdurch weist die Lenkgetriebevorrichtung besonders wenig Bauteile auf und ist somit besonders kostengünstig herstellbar sowie raumsparend gestaltet.
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In einer Ausführungsform ist die Verzahnung die einzige Verzahnung der Zahnstange, insbesondere der Schiebestange, so dass die Schiebestange besonders kostengünstig herstellbar ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Lenkgetriebevorrichtung ein Gehäuse hat, das aus einem Schiebestangengehäuse für die Schiebestange, einem Getriebegehäuse für den Getriebeabschnitt und einem Motorgehäuse für den Motor gebildet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform sind hierbei das Schiebestangengehäuse und das Getriebegehäuse einstückig ausgebildet, wodurch die Lenkgetriebevorrichtung aus besonders wenigen Bauteilen aufgebaut ist.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind das Schiebestangengehäuse und das Getriebegehäuse als zwei separate, miteinander verbundene Gehäuseteile ausgebildet, so dass diese jeweils mit geringem Aufwand herstellbar sind.
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Hierbei können das Schiebestangengehäuse und das Getriebegehäuse jeweils einstückig ausgebildet sein, um die Anzahl der Bauteile gering zu halten.
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In einer Ausführungsform ist die Zahnstange in der Axialrichtung zwischen dem Lenkwinkelsensor und dem Schneckenrad angeordnet, wodurch die Lenkgetriebevorrichtung besonders raumsparend gestaltet ist.
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In einer alternativen Ausführungsform ist das Schneckenrad in der Axialrichtung zwischen dem Lenkwinkelsensor und der Zahnstange angeordnet. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass die Lenkgetriebevorrichtung einen kompakten Aufbau aufweist.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Lenkgetriebevorrichtung,
- - 2 in einer Schnittansicht die Lenkgetriebevorrichtung aus 1, wobei die Schnittebene durch eine Schiebestange und ein Antriebsritzel der Lenkgetriebevorrichtung verläuft,
- - 3 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Lenkgetriebevorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
- - 4 in einer Schnittansicht die Lenkgetriebevorrichtung aus 3, wobei die Schnittebene durch eine Schiebestange und ein Antriebsritzel der Lenkgetriebevorrichtung verläuft.
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In 1 ist eine Lenkgetriebevorrichtung 10 für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gezeigt, die eine Schiebestange 12, einen Motor 14 und einen Getriebeabschnitt 16 hat, mittels dem der Motor 14 antriebsmäßig mit der Schiebestange 12 gekoppelt ist.
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Die Lenkgetriebevorrichtung 10 hat ferner ein Gehäuse 18 mit einem Schiebestangengehäuse 20, einem Getriebegehäuse 22 und einem Motorgehäuse 24.
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Im Schiebestangengehäuse 20 ist die Schiebestange 12 angeordnet und axial verschiebbar in einer Richtung Z gelagert, in der sich eine Längsachse L der Schiebestange 12 erstreckt.
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Im Getriebegehäuse 22 ist der Getriebeabschnitt 16 aufgenommen bzw. angeordnet, während im Motorgehäuse 24 der Motor 14 aufgenommen bzw. angeordnet ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist das Motorgehäuse 24 mittels Befestigungsmitteln 26, beispielsweise in Form von Schrauben, am Getriebegehäuse 22 angebracht.
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Ferner sind das Schiebestangengehäuse 20 und das Getriebegehäuse 22 jeweils einstückig ausgebildet und über Befestigungsmittel 26 aneinander befestigt.
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Grundsätzlich können das Schiebestangengehäuse 20, das Getriebegehäuse 22 und das Motorgehäuse 24 auf beliebige Weise miteinander verbunden sein, insbesondere stoff-, form- und/oder kraftschlüssig.
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In einer alternativen Ausführungsform können zumindest das Schiebestangengehäuse 20 und das Getriebegehäuse 22, analog zu der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform, einstückig miteinander ausgebildet sein, d.h. als ein einziges Gehäuseteil.
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Des Weiteren hat das Gehäuse 18 einen Deckel 28, der eine erste Öffnung 30 (siehe 2) im Schiebestangengehäuse 20 abdeckt, sowie einen ersten Verschluss 32, der eine Öffnung 34 des Getriebegehäuses 22 verschließt, und einen zweiten Verschluss 36, der eine zweite Öffnung 38 im Schiebestangengehäuse 20 verschließt.
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Die Öffnungen 30, 34, 38 bilden hierbei jeweils einen Zugang zum Getriebeabschnitt 16 und können in einer alternativen Ausführungsform zumindest teilweise entfallen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Gehäuse 18 weitere Deckel 28 und/oder Verschlüsse 32, 36 aufweisen, die Öffnungen verschließen, insbesondere Öffnungen, die einen Zugang zum Getriebeabschnitt 16 bilden.
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In allen Ausführungsform zählen die Deckel 28 und Verschlüsse 32, 36 hierbei jedoch nicht als Teil des Schiebestangengehäuses 20 und des Getriebegehäuses 22, die jeweils oder gemeinsam einstückig ausgebildet sein können.
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In diesem Zusammenhang ist das Gehäuse 18 dazu eingerichtet, die Schiebestange 12, den Motor 14 und den Getriebeabschnitt 16 an einer zugeordneten Komponente des Kraftfahrzeugs zu befestigen, so dass diese im montierten Zustand über das Gehäuse 18 fahrzeugfest an der zugeordneten Komponente angebracht sind.
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Der Getriebeabschnitt 16 ist dazu eingerichtet, die Schiebestange 12 im Gehäuse 18 mittels des Motors 14 axial in Richtung Z zu verschieben und hat hierzu ein Schneckengetriebe 40 (siehe 2) mit einem Antriebsritzel 42 und einem Schneckenrad 44.
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Das Antriebsritzel 42 erstreckt sich in Axialrichtung A von einem ersten axialen Ende 46 zu einem entgegengesetzten zweiten axialen Ende 48 und hat eine Rotationsachse R, die sich in der Axialrichtung A erstreckt.
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Das Schneckenrad 44 ist am ersten axialen Ende 46 drehfest mit dem Antriebsritzel 42 verbunden und mit einer Schneckenwelle 50 in verzahntem Eingriff.
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Hierbei ist die Schneckenwelle 50 Teil des Getriebeabschnitts 16 und drehmomentübertragend mit dem Motor 14 gekoppelt.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die Schneckenwelle 50 Teil des Motors 14 und bildet beispielsweise eine Antriebswelle des Motors 14.
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Des Weiteren steht das Antriebsritzel 42 in verzahntem Eingriff mit einer Verzahnung 52, die Teil einer Zahnstange 54 der Schiebestange 12 ist.
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In diesem Zusammenhang ist das Antriebsritzel 42 das einzige Ritzel, das mit der Schiebestange 12 in verzahntem Eingriff steht.
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Ferner ist die Verzahnung 52 die einzige Verzahnung der Schiebestange 12.
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Mit anderen Worten gibt es außer dem Antriebsritzel 42 kein weiteres Ritzel, das die Schiebestange 12 antreibt oder durch die Schiebestange 12 über eine Verzahnung angetrieben wird.
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Um sicherzustellen, dass das Antriebsritzels 42 zuverlässig mit der Verzahnung 52 in Eingriff steht, weist die Lenkgetriebevorrichtung 10 ein durch ein Federelement 56 vorgespanntes Druckstück 58 auf, das die Zahnstange 54 in einer Richtung Y gegen das Antriebsritzel 42 drückt.
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Des Weiteren weist die Lenkgetriebevorrichtung 10 eine Sensoreinrichtung 60 mit einem Sensorgehäuse 62 einem Lenkwinkelsensor 64 auf, die dazu eingerichtet ist, die axiale Stellung der Schiebestange 12 und damit den Lenkwinkel bzw. die Ausrichtung der mit der Schiebestange 12 gekoppelten Räder des Kraftfahrzeugs zu erfassen.
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Das Sensorgehäuse 62 ist in der vorliegenden Ausführungsform am Schiebestangengehäuse 20 angebracht.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Sensorgehäuse 62 an einem beliebigen Bauteil der Lenkgetriebevorrichtung 10 befestigt sein.
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In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Sensoreinrichtung 60 kein separates Sensorgehäuse 62 aufweisen. In diesem Fall wird das Sensorgehäuse 62 beispielsweise durch das Schiebestangengehäuse 20 gebildet.
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In allen Ausführungsformen ist der Lenkwinkelsensor 64 derart mit dem Antriebsritzel 42 gekoppelt, dass über den Lenkwinkelsensor 64 die Rotation des Antriebsritzels 42 um die Rotationsachse R erfasst werden kann.
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Hierzu kann der Lenkwinkelsensor 64 und/oder die Sensoreinrichtung 60 weitere, in den Figuren nicht dargestellte Komponenten aufweisen, um in bekannter Weise über die Rotation des Antriebsritzel 42 die axiale Stellung der Schiebestange 12 zu ermitteln.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist der Lenkwinkelsensor 64 am zweiten axialen Ende 48 drehfest am Antriebsritzel 42 angebracht.
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Auf diese Weise ist die Zahnstange 54 in Axialrichtung A zwischen dem Schneckenrad 44 und dem Lenkwinkelsensor 64 angeordnet.
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Anhand der 3 und 4 wird nun eine Lenkgetriebevorrichtung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform beschrieben. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
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Im Unterschied zu der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist in der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform der Lenkwinkelsensor 64 zusammen mit dem Schneckenrad 44 am ersten axialen Ende 46 am Antriebsritzel 42 angebracht.
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Hierbei ist das Schneckenrad 44 in Axialrichtung A zwischen der Zahnstange 54 und dem Lenkwinkelsensor 64 angeordnet.
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Ferner entfällt bei dieser Ausführungsform die erste Öffnung 30, die bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform einen Zugang zum zweiten axialen Ende 48 des Antriebsritzels 42 bereitstellt, und somit auch der Deckel 28, der diese erste Öffnung 30 verschließt.
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Des Weiteren sind das Schiebestangengehäuse 20 und das Getriebegehäuse 22 einstückig miteinander ausgebildet, d.h., sie werden durch ein einziges Gehäuseteil gebildet.
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In einer alternativen Ausführungsform können das Schiebestangengehäuse 20 und das Getriebegehäuse 22, analog zu der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform, jeweils als separates Gehäuseteil ausgebildet sein, die miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Befestigungsmittel 26.
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Auf diese Weise ist eine Lenkgetriebevorrichtung 10 bereitgestellt, die einen besonders kompakten Aufbau und eine geringe Anzahl an Bauteilen aufweist.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.
