DE-102024210672-A1 - Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung (4) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einer von lenkbaren Rädern (7) des Kraftfahrzeugs (1) mechanisch entkoppelten Lenkwelle (8), welche dazu eingerichtet ist, drehfest mit einem Lenkrad (3) des Kraftfahrzeugs (1) verbunden zu werden, und mit einem Force-Feedback-Aktuator (9), welcher eine elektrische Antriebsmaschine (13), eine von der Antriebsmaschine (13) antreibbare, um eine erste Drehachse (27) drehbare Antriebswelle (14), und ein Zahnriemengetriebe (15) umfasst, wobei in einer senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der zweiten Drehachse (28) verlaufenden radialen Richtung die Antriebsmaschine (13) die Lenkwelle (8) zumindest bereichsweise überdeckend angeordnet ist.

Inventors

• Thomas Knopp
• Mirko Traue

Assignees

• VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (9)

1. Lenkvorrichtung (4) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einer von lenkbaren Rädern (7) des Kraftfahrzeugs (1) mechanisch entkoppelten Lenkwelle (8), welche dazu eingerichtet ist, drehfest mit einem Lenkrad (3) des Kraftfahrzeugs (1) verbunden zu werden, und mit einem Force-Feedback-Aktuator (9), welcher - eine elektrische Antriebsmaschine (13), - eine von der Antriebsmaschine (13) antreibbare, um eine erste Drehachse (27) drehbare Antriebswelle (14), und - ein Zahnriemengetriebe (15) umfasst, aufweisend ein drehfest mit der Lenkwelle (8) verbundenes, um eine zweite Drehachse (28) drehbares erstes Zahnriemenrad (19), wobei das Zahnriemengetriebe (15) dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment von der Antriebswelle (14) über das erste Zahnriemenrad (19) auf die Lenkwelle (8) zu übertragen und dabei zu übersetzen, wobei für ein Bereitstellen von wenigstens zwei Übersetzungsstufen das Zahnriemengetriebe (15) wenigstens eine Zwischenwelle (22) aufweist und für jede Übersetzungsstufe einen jeweiligen Zahnriemen (20, 23, 24) aufweist, von welchen ein erster Zahnriemen (23) mit der Antriebswelle (14) und der zweite Zahnriemen (24) mit dem ersten Zahnriemenrad (19) verzahnt ist, wobei in einer senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der zweiten Drehachse (28) verlaufenden radialen Richtung die Antriebsmaschine (13) die Lenkwelle (8) zumindest bereichsweise überdeckend angeordnet ist.
2. Lenkvorrichtung (4) nach Anspruch 1 , wobei der Force-Feedback-Aktuator (9) ein Gehäuse (11) aufweist, in welchem die Antriebsmaschine (13), die Antriebswelle (14) und das Zahnriemengetriebe (15) gemeinsam angeordnet sind.
3. Lenkvorrichtung (4) nach Anspruch 2 , wobei die wenigstens eine Zwischenwelle (22), die Antriebswelle (14) und die Lenkwelle (8) mit ihren jeweiligen Drehachsen (27, 28, 29) achsparallel zueinander am Gehäuse (11) gelagert sind.
4. Lenkvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der radiale Abstand der ersten Drehachse (27) zur zweiten Drehachse (28) kleiner ist als die Summe der radialen Abstände der ersten Drehachse (27) zu einer dritten Drehachse (29) der Zwischenwelle (22) und der zweiten Drehachse (28) zur dritten Drehachse (29).
5. Lenkvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Zahnriemen (23) über eine Schrägverzahnung mit einem Zahnriemenrad (30) der Antriebswelle (14) verzahnt ist und der zweite Zahnriemen (24) über eine Schrägverzahnung mit dem ersten Zahnriemenrad (19) verzahnt ist.
6. Lenkvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Force-Feedback-Aktuator (9) zusätzlich einen Lenkwinkelsensor (16) und/oder einen Drehmomentsensor (17) umfasst.
7. Lenkvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Riementrumkrafteinstelleinrichtung (21) vorgesehen ist, welche insbesondere einen Keil oder einen Exzenter umfasst und dazu eingerichtet ist, wenigstens einen der Zahnriemen (20, 23, 24) zu spannen.
8. Lenkvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lenkvorrichtung (4) einen mechanischen Endanschlag (18) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, einen maximalen Drehwinkel der Lenkwelle (8) mechanisch zu begrenzen.
9. Kraftfahrzeug (1) mit einer Lenkvorrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkvorrichtung. Aus der DE 10 2020 206 359 A1 ist eine Handradaktuatoranordnung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem bekannt, wobei die Handradaktuatoranordnung eine Handradwelle, die zur Aufnahme eines Handrads konfiguriert ist, eine Rückmeldungsvorrichtung und einen Handradwellenpositionssensor umfasst. Die Rückmeldungsvorrichtung ist dahingehend betreibbar, ein variables Ausmaß an Widerstand gegenüber einer Drehung der Handradwelle bereitzustellen. Der Handradwellenpositionssensor ist dahingehend betreibbar, eine Winkelposition der Handradwelle zu erfassen. Der Handradwellenpositionssensor ist auf einer Leiterplatte befestigt, wobei die Leiterplatte eine Steuerung umfasst, die dazu konfiguriert ist, Signale von dem Handradwellenpositionssensor zu empfangen. Als Rückmeldungsvorrichtung kann ein Elektromotor verwendet werden, welcher nicht nur gestattet, dass Widerstand an die Handradwelle angelegt wird, wenn er zur Erzeugung von elektrischer Bremsung verwendet wird, sondern auch zum Anlegen einer Kraftrückmeldung verwendet werden kann. Weiterhin ist aus der DE 10 2019 101 376 A1 ein Riemengetriebe mit einer Haupterstreckungsachse für einen Feedbackaktuator einer Lenkeinrichtung bekannt, aufweisend ein drehstarres Gehäuseelement mit einem drehstarren Widerlagerrad, einen ersten Treibriemen, eine um die Haupterstreckungsachse drehbare Antriebseinheit, eine um die Haupterstreckungsachse drehbare Abtriebseinheit und einen zweiten Treibriemen. Die Antriebseinheit umfasst mindestens eine erste Zwischenwelle, die ein Antriebszwischenwellenrad und ein Abtriebszwischenwellenrad aufweist. Der erste Treibriemen umschließt zumindest das Antriebszwischenwellenrand und das Widerlagerrad entlang einer ersten Riemenebene. Der zweite Treibriemen umschließt zumindest das Abtriebszwischenrad und ein Abtriebsrad der Abtriebseinheit entlang einer zweiten Riemenebene. Weiterhin offenbart die EP 3 521 136 B1 einen elektromechanischen Stellmotor mit Riemenantriebsmechanismus für einen Steer-by-Wire-Handradstellantrieb. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu schaffen, welche eine besonders kompakte Anordnung einer Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einem Force-Feedback-Aktuator mit besonders geringer Reibung einer Kraftübertragung von dem Force-Feedback-Aktuator auf eine Lenkwelle des Kraftfahrzeugs einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen. Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer von lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs mechanisch entkoppelten Lenkwelle, welche dazu eingerichtet ist, drehfest mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden, sowie mit einem Force-Feedback-Aktuator. Die Lenkwelle ist dazu eingerichtet, durch eine Drehbewegung des Lenkrads, welche von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgeführt wird, gedreht zu werden. Die Lenkvorrichtung ist Teil eines Steer-by-Wire-Lenksystems. Unter einem Steer-by-Wire-Lenksystem wird ein System in der Fahrzeugtechnik verstanden, bei dem ein Lenkbefehl von dem Lenkrad über ein oder mehrere Steuergeräte ausschließlich elektrisch zu einem elektromechanischen Aktor, der den Lenkbefehl ausführt, weitergeleitet wird. Es besteht somit bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und gelenkten Rädern. Der Force-Feedback-Aktuator ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment auf die Lenkwelle aufzubringen, wodurch mittels des Force-Feedback-Aktuators trotz Entkopplung des Lenkrads von dem den Lenkbefehl ausführenden elektromechanischen Aktor, welcher auch als Road Wheel Aktuator bezeichnet werden kann, dem Fahrer ein bekanntes Lenkgefühl in Form eines Handmoments bereitgestellt werden kann. Die zu regelnde Sollgröße „Handmoment“ sollte zu jedem Zeitpunkt eine jeweilige Fahrsituation in Verbindung mit einer möglichst getreuen Rückmeldung einer Untergrundbeschaffenheit einer Fahrbahn, auf welcher sich das Kraftfahrzeug befindet, realitätsnah widerspiegeln. Der Force-Feedback-Aktuator umfasst eine elektrische Antriebsmaschine, welche auch als Elektromotor bezeichnet werden kann, eine von der Antriebsmaschine antreibbare, um eine erste Drehachse drehbare Antriebswelle sowie ein Zahnri