• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einem Zahnstangen-Lenkgetriebe, dessen Zahnstange mit einem Antriebsritzel in Eingriff ist, wobei das Antriebsritzel unter Zwischenschaltung eines Überlagerungsgetriebes mit der Lenksäule des Kraftfahrzeuges gekoppelt ist und wobei das Überlagerungsgetriebe durch ein Stellgetriebe gebildet ist, dessen eines Getriebeelement mittels eines Elektromotors zur Überlagerung einer Lenkbewegung verstellbar ist. Eine besonders kompakte und bauraumgünstige Konstruktion besteht darin, dass DOLLAR A das Getriebeelement der Planetenradträger eines Stellgetriebes ist; DOLLAR A der Planetenradträger durch zwei ringförmige und über Stege miteinander verbundene Scheiben gebildet ist, zwischen denen jeweils zwei miteinander verbundene Planetenräder frei drehbar gelagert sind; DOLLAR A die Planetenräder mit zwei innen verzahnten, ringförmigen Außenrädern kämmen; DOLLAR A das eine Außenrad mit einer Außenverzahnung das mit der Zahnstange in Eingriff befindliche Antriebsritzel bildet; DOLLAR A das zweite Außenrad mit einer Außenverzahnung mit einem weiteren Zahnritzel auf der Lenksäule in Eingriff ist und DOLLAR A der Elektromotor im Wesentlichen konzentrisch innerhalb des Planetenradträgers und der jeweils zwei Planetenräder angeordnet ist.
    公开号:DE102004021475A1
    申请号:DE200410021475
    申请日:2004-04-30
    公开日:2005-11-24
    发明作者:Alex Hilbig
    申请人:Audi AG；
    IPC主号:B62D5-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriffdes Patentanspruches 1.
    [0002] Lenkvorrichtungenmit Überlagerungsgetriebehaben u. a. den Vorteil, dass nahezu beliebige variable Lenkübersetzungenvon sehr direkt (z. B. beim Einparken des Kraftfahrzeuges) bis sehrindirekt (z. B. bei hohen Geschwindigkeiten) steuerbar sind, indem über denElektromotor bei Bedarf entsprechende Lenkbewegungen zur willkürlich über dasLenkhandrad und die Lenksäuleeingesteuerten Lenkbewegung überlagertwerden. Ohne Überlagerungssteuerungliegt die konstruktiv vorgegebene Lenkübersetzung vor, die in derRegel einen Kompromiss zwischen Fahrkomfort und Lenkdynamik bildet.Ein Problem solcher Lenkvorrichtungen liegt in der Anordnung des Überlagerungsgetriebesim Bereich der Lenksäuleund/oder des Zahnstangen-Lenkgetriebes im Kraftfahrzeug, aufgrunddes dort zumeist beengten Einbauraumes.
    [0003] Aufgabeder Erfindung ist es, eine Lenkvorrichtung der gattungsgemäßen Artvorzuschlagen, dessen Überlagerungsgetriebebesonders kompakt und einbaugünstigausgebildet ist.
    [0004] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß mit denkennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. VorteilhafteWeiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
    [0005] Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,dass das Getriebeelement der Planetenradträger eines Stellgetriebes ist; derPlanetenradträgerdurch zwei ringförmigeund überStege miteinander verbundene Scheiben gebildet ist, zwischen denenjeweils zwei miteinander verbundene Planetenräder frei drehbar gelagert sind; diePlanetenrädermit zwei innen verzahnten, ringförmigenAußenrädern kämmen; daseine Außenradmit einer Außenverzahnungdas mit der Zahnstange in Eingriff befindliche Antriebsritzel bildet; daszweite Außenradmit einer Außenverzahnungmit einem weiteren Zahnritzel auf der Lenksäule in Eingriff ist; und derElektromotor im wesentlichen konzentrisch innerhalb des Planetenradträgers undder jeweils zwei Planetenräderangeordnet ist.
    [0006] Durchdiese Merkmale gelingt es, den Elektromotor konzentrisch im Überlagerungsgetriebeanzuordnen bzw. zu integrieren und dieses unter Einbeziehung desmit der Zahnstange zusammenwirkenden Antriebsritzels quasi auf dasGehäuseder Zahnstangenlenkung aufzusatteln. Ferner kann das Zahnritzelder Lenksäulean weitgehend beliebiger Stelle am korrespondierenden Außenrad des Überlagerungsgetriebesin dessen Umfangsbereich angeordnet werden, wodurch die Lage derLenksäulean konstruktive und bauliche Gegebenheiten im Fußraumbereich des Kraftfahrzeugesbesser anpassbar ist.
    [0007] ZurErzielung weiterer Freiheitsgrade in der Übersetzungsauslegung und derBewegungsüberlagerungkönnendie Planetenräderzu den korrespondierenden Außenrädern unterschiedliche Übersetzungsverhältnisseaufweisen.
    [0008] Diean- und abtreibenden Außenräder des Überlagerungsgetriebeskönnenvorteilhaft überin komplementärenNuten angeordneten Führungsringenver drehbar auf den Scheiben des Planetenradträgers geführt sein. Dies stellt einein sich steife und spielfreie Lagerung der zusätzlich über die Planetenräder in RadialrichtungabgestütztenAußenräder sicher.
    [0009] Zusätzlich können auchdie an- und abtreibenden Außenringezwischen sich übereinen in komplementärenNuten angeordneten Führungsring gegeneinanderverdrehbar gelagert sein.
    [0010] Desweiteren wird zur baulichen Vereinfachung des Überlagerungsgetriebes vorgeschlagen, dievon dem Stellgetriebe abgewandte Scheibe des Planetenradträgers aufeinem den Elektromotor tragenden Gehäuseflansch des Überlagerungsgetriebesdrehbar zu lagern. Damit wird eine in sich kompakte Montageeinheitgeschaffen, die dann an das Gehäuseder Zahnstangenlenkung angebaut werden kann.
    [0011] DasStellgetriebe kann ein Planetenradgetriebe oder ein sogenanntesHarmonic-drive.Getriebe sein. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen,dass der Elektromotor übereinen Excenter mehrere Kurvenscheiben eines Kurvenscheibengetriebesals Stellgetriebe antreibt, die trieblich mit Mitnehmerbolzen amPlanetenradträgerund Statorbolzen an einer gehäusefestenStatorscheibe zusammenwirken. Derartige, als Cyclo-Getriebe bekannteStellgetriebe, weisen eine hohe, einstufige Untersetzung auf, die zudembesonders spielfrei und weitgehend selbsthemmend ausführbar ist.
    [0012] Dabeikann ferner die dem Stellgetriebes unmittelbar benachbarte Scheibedes Planetenradträgersauf dem Gehäusedes Elektromotors drehbar gelagert sein, so dass das Gehäuse baulichgünstig zugleichden inneren Gehäuseteildes Überlagerungsgetriebesdarstellt.
    [0013] ZurEliminierung unerwünschterZahnspiele in der Übertragungvon der Lenksäulezur Zahnstange des Zahnstangen-Lenkgetriebes können die Außenverzahnung des antreibendenAußenrades und/oderdes abtreibenden Außenradeseine begrenzt nachgiebige Kunststoffbeschichtung aufweisen.
    [0014] Desweiteren kann zur Erzielung eines weiteren konstruktiven Freiheitsgradesin der Anordnung der Lenksäuledie Verzahnung zumindest des antreibenden Außenrades und des Zahnritzelsder Lenksäuledurch eine Kegelverzahnung gebildet sein. Dadurch kann die Lenksäule auchin einem definierten Winkel relativ zur Drehachse des Überlagerungsgetriebesbzw. des korrespondierenden Außenrades verlaufen.
    [0015] Schließlich kanndas an- oder abtreibende Außenrad über einUmkehr-Planetenrad mit den weiteren Planetenrädern trieblich verbunden sein.Damit wird in fertigungstechnisch einfacher Weise eine Drehrichtungsumkehrzwischen den beiden Außenrädern erzielt,die einen weiteren Freiheitsgrad bei der Anordnung des Zahnstangen-Lenkgetriebesz. B. fürein Kraftfahrzeug mit Rechtslenker-Auslegung ermöglicht.
    [0016] MehrereAusführungsbeispieleder Erfindung sind im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Dieschematische Zeichnung zeigt in:
    [0017] 1 eineLenkvorrichtung fürKraftfahrzeuge mit einem zwischen Lenksäule und Zahnstangen-Lenkgetriebeeingeschaltetem Überlagerungsgetriebein raumbildlicher Darstellung;
    [0018] 2 einenLängsschnittdurch das Überlagerungsgetriebegemäß LinieII – IIder 3: und
    [0019] 3 einenQuerschnitt entlang der Linie III – III der 2.
    [0020] Inden 1 bis 3 ist eine Lenkvorrichtung soweitdargestellt, als dies fürdas Verständnis dervorliegenden Erfindung erforderlich ist. Dabei ist mit 10 eineim Endabschnitt dargestellte Lenksäule bezeichnet, die im Kraftfahrzeugin üblicherWeise drehbar gelagert ist und ein Lenkhandrad zur willkürlichenBetätigungder Lenkung des Kraftfahrzeuges aufweist.
    [0021] DieLenksäule 10 trägt ein Zahnritzel 12,das in noch zu beschreibender Weise ein Überlagerungsgetriebe 14 antreibt.
    [0022] Das Überlagerungsgetriebe 14 wiederumist an ein nicht dargestelltes Gehäuse eines Zahnstangen-Lenkgetriebesquasi aufgesattelt angebaut und trieblich mit der Zahnstange 15 desLenkgetriebes verbunden. Auch das Lenkgetriebe ist soweit nicht dargestelltund beschrieben üblicherBauart und bewirkt übernicht ersichtliche Spurstangen die Lenkung der Vorderräder desKraftfahrzeuges.
    [0023] Das Überlagerungsgetriebe 14 weistein Stellgetriebe 16 auf, das als Kurvenscheibengetriebe ausgebildetist und sich im wesentlichen aus einem Planetenradträger 18,zwei Kurvenscheiben 20, 22, einer Statorscheibe 24 undeinem Excenter 26 zusammensetzt.
    [0024] DerPlanetenradträger 18 isttopfförmigmit zwei Scheiben 18a, 18b ausgeführt, diemittels mehrerer umfangsverteilter Stege 18c miteinanderverbunden sind.
    [0025] Fernersind im Planetenradträger 18 jeweils zwischenden Stegen 18c koaxial hintereinander angeordnete und festmiteinander verbundene Planetenräder 28, 30 auffesten Achsen 18d (vgl. 2 und 3)drehbar gelagert.
    [0026] Dieschrägverzahnten Planetenräder 28, 30 kämmen mitinnenverzahnten, ringförmigenAußenrädern 34, 36,die mit ihrer Außenverzahnung 34a, 36a (vgl. 3)mit dem Zahnritzel 12 der Lenksäule 10 und der Verzahnung 15a aufder Zahnstange 15 des Lenkgetriebes in Eingriff sind. DieZähnezahlen derInnenverzahnungen der Außenräder 34, 36 sind unterschiedlich,so dass auch das jeweilige Übersetzungsverhältnis Planetenrad 28 :Außenrad 34 unterschiedlichzum Übersetzungsverhältnis Planetenrad 30 :Außenrad 36 ist.
    [0027] Innerhalbdes Planetenradträgers 18 bzw.innerhalb der Stege 18c und der Planetenräder 28, 30 istkonzentrisch dazu ein Elektromotor 38 (nicht im Detailgezeichnet) angeordnet, auf dessen Antriebswelle 38a derExcenter 26 befestigt ist.
    [0028] DerPlanetenradträger 18 istmittels eines ersten, kreisförmigenFührungsringes 40 aneinem mit dem Gehäuse 38b desElektromotors 38 und mit dem nicht dargestellten Gehäuse desZahnstangen-Lenkgetriebes fest verbundenen Gehäuseflansch 42 in komplementären halbkreisförmigen Nutendrehbar geführt(vgl. 2). Ferner ist der Planetenradträger 18 bzw.dessen Scheibe 18a an der entgegengesetzten Stirnseitedes Elektromotors 38 an einem Gehäusevorsprung 38c über einKugellager 44 drehbar gelagert.
    [0029] DieAußenräder 34, 36 sinddes weiteren überden ersten Führungsring 40 undeinen zweiten Führungsring 46 anden Scheiben 18b und 18a wie ersichtlich verdrehbargeführt,wobei die Führungsringe 40, 46 wiederumin entsprechenden Nuten aufgenommen sind. Ein weiterer Führungsring 48 schließlich istzwischen den beiden Außenringen 34, 36 inkomplementären,halbkreisförmigenNuten eingefügt.Es versteht sich, dass die besagten Nuten jeweils ringförmig undkonzentrisch zur Lagerung des Planetenradträgers 18 über dasKugellager 44 hergestellt sind. Anstelle der Führungsringe 40, 46, 48 könnten auchWälzlagerverwendet sein.
    [0030] DerPlanetenradträger 18 unddie Statorscheibe 24 weisen Mitnehmer 18e bzw. 24a auf,die im Zusammenwirken mit den Kurvenscheiben 20, 22 bzw.deren wellenförmigerAußenkonturin an sich bekannter Weise eine Drehung des Planetenradträgers 18 relativzur Statorscheibe 24 dann bewirken, wenn der Excenter 26 vondem Elektromotor 38 angetrieben eine gegenläufig taumelförmige Bewegung derKurvenscheiben 20, 22 steuert. Die Drehrichtung desPlanetenradträgers 18 kanndabei je nach Drehrichtung des Excenters 26 umgesteuertwerden. Wie ersichtlich ist, ragen dabei die Mitnehmer 18e des Planetenradträgers 18 inentsprechende Ausnehmungen 20a, 22a der Kurvenscheiben 20, 22 ein. Fernersind die Kurvenscheiben 20, 22 auf dem Excenter 26 über Wälzlager(ohne Bezugszeichen) drehbar gelagert.
    [0031] Innicht dargestellter Weise sind der Gehäuseflansch 42 unddie Statorscheibe 24 mit dem Gehäuse des Zahnstangen-Lenkgetriebesfest verbunden, und zwar derart, dass ein spielfreier Zahneingriff zwischendem Außenrad 36 undder Verzahnung 15a der Zahnstange 15 sichergestelltist. Dabei kann die Zahnstange 15 in üblicher Weise durch ein federnd vorgespanntesDruckstückim Gehäusedes Lenkgetriebes entsprechend gegen die Außenverzahnung 36a deskorrespondierenden Außenrades 36 vorgespanntsein.
    [0032] Desweiteren ist zusätzlichdie Außenverzahnung 34a desAußenrades 34 miteiner verschleißfestenKunststoffbeschichtung (nicht ersichtlich) mit geringer maßlicher Überdeckungversehen, um auch zwischen dem Zahnritzel 12 der Lenksäule 10 und demAußenrad 34 eineSpielfreiheit herzustellen.
    [0033] Fernerkann in nicht dargestellter Weise die Verzahnung 34a zumindestdes antreibenden Außenrades 34 unddes Zahnritzels 12 der Lenksäule 10 durch eineKegelverzahnung gebildet sein, so dass die Drehachse der Lenksäule 10 ineinem Winkel zur Drehachse des Überlagerungsgetriebes 14 ausgerichtetsein kann.
    [0034] Sollteaus konstruktiven Gründeneine Drehrichtungsumkehr des angetriebenen Außenrades 34 relativzum die Zahnstange 15 antreibenden Außenrad 36 des Überlagerungsgetriebes 14 erforderlich sein,so könnenim Planetenradträger 18 über weitereAchsen Umkehr-Planetenräder(nicht dargestellt) vorgesehen sein, die mit den Planetenrädern 28 oder 30 undmit dem korrespondierenden Außenrad 34 oder 36 kämmen.
    [0035] Beieiner Lenkbewegung eingeleitet überdie Lenksäule 10 wirdmittels des Zahnritzels 12 das Außenrad 34 verdreht,welches überdie Planetenräder 28, 30 beifeststehendem Planetenradträger 18 das Außenrad 36 ingleicher Drehrichtung verdreht, wodurch die Zahnstange 15 entsprechenddem gewählten Übersetzungsverhältnis verschobenwird. Durch Ansteuerung des Elektromotors 38 kann zudem über dasStellgetriebe bzw. Kurvenscheibengetriebe 16 der Planetenradträger 18 inbeiden Drehrichtungen relativ zum antreibenden Außenrad 34 verdrehtund damit eine positive oder negative Überlagerung der Lenkbewegunggesteuert werden.
    [0036] DieErfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sokönnteanstelle des Kurvenscheibengetriebes 16 auch ein anderes Stellgetriebemit verdrehbarem Planetenradträger 18 vorgesehensein, z. B. ein einfaches Planetenradgetriebe mit einem außenverzahntenSonnenrad auf der Weile 38a des Elektromotors 38,einem innenverzahnten Statorring und dazwischen befindlichen, weiterenPlanetenrädern.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einem Zahnstangen-Lenkgetriebe,dessen Zahnstange mit einem Antriebsritzel in Eingriff ist, wobeidas Antriebsritzel unter Zwischenschaltung eines Überlagerungsgetriebesmit der Lenksäuledes Kraftfahrzeuges gekoppelt ist und wobei das Überlagerungsgetriebe durchein Stellgetriebe gebildet ist, dessen eines Getriebeelement mittelseines Elektromotors zur Überlagerungeiner Lenkbewegung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,dass – dasGetriebeelement ein Planetenradträger des Stellgetriebes ist; – der Planetenradträger durchzwei ringförmigeund überStege miteinander verbundene Scheiben gebildet ist, zwischen denenjeweils zwei miteinander verbundene Planetenräder frei drehbar gelagert sind; – die Planetenräder mitzwei innen verzahnten, ringförmigenAußenrädern kämmen; – das eineAußenradmit einer Außenverzahnungdas mit der Zahnstange in Eingriff befindliche Antriebsritzel bildet; – das zweiteAußenradmit einer Außenverzahnung miteinem weiteren Zahnritzel auf der Lenksäule in Eingriff ist; und – der Elektromotorim wesentlichen konzentrisch innerhalb des Planetenradträgers undder jeweils zwei Planetenräderangeordnet ist.
    [2] Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Planetenräderzu den korrespondierenden Außenrädern unterschiedliche Übersetzungsverhältnisseaufweisen.
    [3] Lenkvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die an- und abtreibenden Außenräder über in komplementären Nuten angeordneteFührungsringeverdrehbar auf den Scheiben des Planetenradträgers geführt sind.
    [4] Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die an- und abtreibenden Außenringe zwischensich übereinen in komplementärenNuten angeordneten Führungsringgegeneinander verdrehbar gelagert sind.
    [5] Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Stellgetriebe abgewandteScheibe des Planetenradträgersauf einem den Elektromotor tragenden Gehäuseflansch des Überlagerungsgetriebesdrehbar gelagert ist.
    [6] Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor über einen Excenter mehrereKurvenscheiben eines Kurvenscheibengetriebes als Stellgetriebe antreibt,die trieblich mit Mitnehmerbolzen am Planetenradträger undStatorbolzen an einer gehäusefestenStatorscheibe zusammenwirken.
    [7] Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die dem Stellgetriebe unmittelbar benachbarteScheibe des Planetenradträgersauf dem Gehäusedes Elektromotors drehbar gelagert ist.
    [8] Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung des antrei bendenAußenradesund/oder des abtreibenden Außenradeseine begrenzt nachgiebige Kunststoffbeschichtung aufweist.
    [9] Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung zumindest des antreibendenAußenradesund des Zahnritzels der Lenksäuledurch eine Kegelverzahnung gebildet ist.
    [10] Lenkvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das an- oder abtreibende Außenrad über einUmkehr-Planetenrad mit den weiteren Planetenrädern trieblich verbunden ist.
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    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-11-24| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-10-31| 8364| No opposition during term of opposition|
    2014-03-26| R084| Declaration of willingness to licence|
    2018-11-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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