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Title:
STEERING TRANSMISSION FOR ELECTROMECHANICAL STEERING SYSTEM FOR A VEHICLE AND ELECTROMECHANICAL STEERING SYSTEM FOR A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/074189
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a steering transmission (120) for an electromechanical steering system for a vehicle. The steering transmission (120) comprises an electric motor (230), a servo transmission (240) and an angle transmission (250) for connecting a steering column of the steering system to a control stalk of the steering system. The angle transmission (250) is a mechanically driven recirculating-ball transmission with a ball nut (254), which is engaged with a segment shaft (122) of the steering transmission (120) that is/can be connected to the steering stalk. A spindle (252) of the recirculating-ball transmission is continuous. The spindle (252) is connected to an output shaft of the servo transmission (240) on one side. The servo transmission (240) is/can be driven by the electric motor (230).

Inventors:
NÉMETH HUBA (HU)
HÖHN BERND-ROBERT (DE)
MITTERER FRANZ-THOMAS (DE)
TÓTH JÁNOS (HU)
KRÜGER SVEN (DE)
SALEME AHMED (DE)
KRINKE STEPHAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/078841
Publication Date:
April 22, 2021
Filing Date:
October 14, 2020
Export Citation:
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Assignee:
KNORR BREMSE SYSTEME FUER NUTZFAHRZEUGE GMBH (DE)
International Classes:
B62D3/08; B62D5/04; F16H1/32
Foreign References:
CN107176203A2017-09-19
US20140157922A12014-06-12
DE102012213444A12013-02-07
DE102005055238A12007-05-31
DE102017124388A12019-01-03
DE102004057925A12006-06-08
Attorney, Agent or Firm:
AURIGIUM LEISCHNER & LUTHE PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Lenkgetriebe (120) für ein elektromechanisches Lenksystem (110) für ein Fahrzeug (100), wobei das Lenkgetriebe (120) einen Elektromotor (230), ein Servogetriebe (240) und ein Winkelgetriebe (250) zum Verbinden einer Lenksäule (114) des Lenksystems (110) mit einem Lenkstockhebel (116) des Lenksystems (110) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelgetriebe (250) ein mechanisch angetriebenes Kugelumlaufgetriebe mit einer Kugelmutter (254) ist, die mit einer mit dem Lenkstockhebel (116) verbindbaren oder verbundenen Segmentwelle (122) des Lenkgetriebes (120) in Eingriff steht, wobei eine Spindel (252) des Kugelumlaufgetriebes kontinuierlich ist, wobei die Spindel (252) an einer Seite mit einer Ausgangswelle des Servogetriebes (240) verbunden ist, wobei das Servogetriebe (240) durch den Elektromotor (230) antreibbar oder angetrieben ist.

2. Lenkgetriebe (120) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Servogetriebe (240) ein Planetengetriebe ist, wobei das Planetengetriebe Planetenräder (348) mit identischer Zähnezahl und Geometrie aufweist, wobei die Planetenräder (348) mit zwei unabhängigen Hohlrädern (342, 344) mit unterschiedlicher Zähnezahl kämmen, wobei die Planetenräder (348) über einen Träger (346) durch den Elektromotor (230) antreibbar oder angetrieben sind.

3. Lenkgetriebe (120) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Servogetriebe (240) ein Exzenterplanetengetriebe ist, wobei das Exzenterplanetengetriebe ein gemeinsames Planetenrad (348) aufweist, wobei das Planetenrad (348) mit zwei Hohlrädern (342, 344) kämmt, wobei eine Differenz von Zähnezahlen zwischen den zwei Hohlrädern (342, 344) größer oder gleich 1 ist, wobei das Planetenrad (348) exzentrisch an einem Träger montiert ist, der durch den Elektromotor (230) antreibbar oder angetrieben ist.

4. Lenkgetriebe (120) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spitze des Planetenrades (348) abhängig von einem Eingriffsquerschnitt weggeschnitten ausgeformt ist.

5. Lenkgetriebe (120) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad (348) justierbar an einem Träger montiert ist, um ein Zahnradspiel eines Zahnradeingriffs zwischen dem Planetenrad (348) und zumindest einem der beiden Hohlräder (342, 344) einzustellen.

6. Lenkgetriebe (120) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnbereiche des zumindest einen Planetenrades (348) und/oder der Hohlräder (342, 344) mit einer Profilverschiebung ausgeformt sind.

7. Lenkgetriebe (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelmutter (254) des Kugelumlaufgetriebes eine Linearführungseinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, um durch eine Verzahnung zwischen der Segmentwelle (122) und der Kugelmutter (254) eingebrachte Radiallasten aufzunehmen.

8. Lenkgetriebe (120) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführungseinrichtung als ein Gleitlager, insbesondere als ein Mehrschicht- Gleitlager oder als ein Kunststoff-Gleitlager, ausgeführt ist.

9. Lenkgetriebe (120) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführungseinrichtung als ein Wälzlager, insbesondere als ein Nadellager oder als eine Kombination von Nadellager und Wälzlager, ausgeführt ist.

10. Elektromechanisches Lenksystem (110) für ein Fahrzeug (100), wobei das Lenksystem (110) eine Lenksäule (114) und einen Lenkstockhebel (116) aufweist, gekennzeichnet durch ein Lenkgetriebe (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Lenksäule (114) und der Lenkstockhebel (116) mittels des Lenkgetriebes (120) miteinander verbunden sind.

Description:
BESCHREIBUNG

Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug und elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug und auf ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug.

Ein Servolenkungssystem als Teil eines Lenksystems eines Nutzfahrzeugs kann üblicherweise als ein Hydrauliksystem realisiert sein. Hydrauliksysteme können hinsichtlich einer Energieeffizienz nachteilig sein, wobei zur Bereitstellung einer Lenkkraft zu jeder Zeit ein hoher Volumenstrom durch die Lenkung zu pumpen ist. Ferner können Funktionserweiterungen zusätzlich zu der eigentlichen Lenkfunktion, wie beispielsweise Fahrerassistenzsysteme, aufwendig darstellbar sein. Des Weiteren können zwischen einer Lenkpumpe und einem Lenkgetriebe aufgrund von deren getrennten Einbauorten üblicherweise Leitungen erforderlich sein, die bei einer Fahrzeugmontage zu installieren, zu füllen und zu prüfen sind.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug und ein verbessertes elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug und durch ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen gelöst.

Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere für eine Servolenkung eines Lenksystems für ein Nutzfahrzeug bzw. ein Lenksystem für ein Nutzfahrzeug eine Servogetriebeeinheit, beispielsweise eine Planetenservogetriebeeinheit oder eine Exzenterservogetriebeeinheit, für ein elektrisches Servolenksystem mit einem Kugelumlaufgetriebe bereitgestellt werden. Hierbei kann beispielsweise ein Kugelumlauf-Lenkgetriebe mit einem elektrisch betriebenen Servogetriebe, insbesondere einem Planetengetriebe oder Planetenexzentergetriebe, für eine elektrische Servolenkung eines Nutzfahrzeugs angeordnet sein. Eine Servounterstützung kann zum Beispiel durch ein Planetenservogetriebe oder ein Planetenexzenterservogetriebe, angetrieben durch einen Elektromotor, verstärkt sein. Eine solche Servogetriebeeinheit, insbesondere ein Planetenservogetriebe oder ein Planetenexzenterservogetriebe, kann mit einer Spindel einer Kugelumlauf-Lenkeinheit verbunden sein, die ein verstärktes elektrisch unterstütztes Drehmoment auf eine Segmentwelle bzw. Ausgangswelle des Servolenkgetriebes übertragen kann.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen insbesondere ein Bauraumbedarf verglichen mit einem herkömmlichen Planetenservogetriebe mit zwei Getriebestufen mit dem gleichen Übersetzungsverhältnis reduziert werden. Zusätzlich kann beispielsweise eine Anzahl kämmender bzw. eingreifender Komponenten verglichen mit einem herkömmlichen zweistufigen Planetengetriebe verringert werden. Anders ausgedrückt kann somit ein platzsparendes und wartungsarmes Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs, bereitgestellt werden. So können Produktkosten durch eine verringerte Anzahl an Zahnrädern im Vergleich zu einem konventionellen zweistufigen Planetengetriebe reduziert werden.

Ein Lenkgetriebe für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug weist einen Elektromotor, ein Servogetriebe und ein Winkelgetriebe zum Verbinden einer Lenksäule des Lenksystems mit einem Lenkstockhebel des Lenksystems auf, wobei das Winkelgetriebe ein mechanisch angetriebenes Kugelumlaufgetriebe mit einer Kugelmutter ist, die mit einer mit dem Lenkstockhebel verbindbaren oder verbundenen Segmentwelle des Lenkgetriebes in Eingriff steht, wobei eine Spindel des Kugelumlaufgetriebes kontinuierlich ist, wobei die Spindel an einer Seite mit einer Ausgangswelle des Servogetriebes verbunden ist, wobei das Servogetriebe durch den Elektromotor antreibbar oder angetrieben ist.

Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Kraftfahrzeug zur Beförderung von Personen und zusätzlich oder alternativ Waren handeln, insbesondere um ein Nutzfahrzeug, beispielsweise einen Lastkraftwagen oder dergleichen. Jedes der Getriebe kann auch als eine Getriebeeinheit bezeichnet werden. Das Servogetriebe kann mit dem Elektromotor gekoppelt sein. Wenn zwei Komponenten verbunden oder gekoppelt sind, kann ein Formschluss und zusätzlich oder alternativ ein Kraftschluss zwischen den Komponenten bestehen.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Servogetriebe ein Planetengetriebe sein. Hierbei kann das Planetengetriebe Planetenräder mit identischer Zähnezahl und Geometrie aufweisen. Dabei können die Planetenräder mit zwei unabhängigen Hohlrädern mit unterschiedlicher Zähnezahl kämmen. Die Planetenräder können über einen Träger durch den Elektromotor antreibbar oder angetrieben sein. Die Planetenräder können auf dem Träger montiert sein. Der Träger kann durch den Elektromotor angetrieben sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein elektromechanischer Antrieb für das Lenksystem besonders platzsparend und zuverlässig sowie mit keiner Unwucht realisiert werden kann.

Alternativ kann das Servogetriebe ein Exzenterplanetengetriebe sein. Hierbei kann das Exzenterplanetengetriebe ein gemeinsames Planetenrad aufweisen. Dabei kann das Planetenrad mit zwei Hohlrädern kämmen. Hierbei kann eine Differenz von Zähnezahlen zwischen den zwei Hohlrädern größer oder gleich 1 sein. Das Planetenrad kann exzentrisch an einem Träger montiert sein, der durch den Elektromotor antreibbar oder angetrieben ist. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass für das Lenksystem ein elektromechanischer Antrieb bereitgestellt werden kann, der besonders platzsparend und zuverlässig sowie belastbar ist.

Dabei kann eine Spitze des Planetenrades abhängig von einem Eingriffsquerschnitt weggeschnitten ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass unterschiedliche Eingriffsquerschnitte berücksichtigt werden können, um eine zuverlässige Drehmomentübertragung zu realisieren.

Auch kann dabei das Planetenrad justierbar an einem Träger montiert sein, um ein Zahnradspiel eines Zahnradeingriffs zwischen dem Planetenrad und zumindest einem der beiden Hohlräder einzustellen. Genauer gesagt kann über den Exzenter eine Getriebestufe bzw. Stufe, zum Beispiel vorzugsweise Stufe 2, nahezu spielfrei eingestellt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Drehmomentübertragung mit minimalem Verschleiß und minimalen Verlusten erreicht werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform können Zahnbereiche des zumindest einen Planetenrades und zusätzlich oder alternativ der Hohlräder mit einer Profilverschiebung ausgeformt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein ordnungsgemäßes und sicheres Eingreifen bzw. Kämmen der jeweiligen Zahnräder erzielt werden kann.

Ferner kann die Kugelmutter des Kugelumlaufgetriebes eine Linearführungseinrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, um durch eine Verzahnung zwischen der Segmentwelle und der Kugelmutter eingebrachte Radiallasten aufzunehmen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass durch eine solche Verstärkung und zusätzliche Lagerbefestigung zur Reduzierung von Radiallasten, die beim Betrieb auf den Kugelmechanismus wirken können, ein zuverlässiger Dauerbetrieb des Lenkgetriebes ermöglicht werden kann.

Dabei kann die Linearführungseinrichtung als ein Gleitlager, insbesondere als ein Mehrschicht-Gleitlager oder als ein Kunststoff-Gleitlager, ausgeführt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass herkömmliche und einfach verfügbare Lagervorrichtungen verwendet werden können, um eine zuverlässige Lastaufnahme zu erreichen.

Alternativ kann die Linearführungseinrichtung als ein Wälzlager, insbesondere als ein Nadellager oder als eine Kombination von Nadellager und Wälzlager, ausgeführt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass herkömmliche und einfach verfügbare Lagervorrichtungen verwendet werden können, um eine zuverlässige Lastaufnahme zu erreichen.

Ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug weist eine Lenksäule und einen Lenkstockhebel auf, wobei das elektromechanische Lenksystem eine Ausführungsform des vorstehend genannten Lenkgetriebes aufweist, wobei die Lenksäule und der Lenkstockhebel mittels des Lenkgetriebes miteinander verbunden sind.

In Verbindung mit dem elektromechanischen Lenksystem kann eine Ausführungsform des vorstehend genannten Lenkgetriebes vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um ein Lenkmoment, das ein Drehmoment einer Lenkeingabe an einem Lenkrad repräsentiert, und ein Unterstützungsmoment, das ein durch den Elektromotor und das Servogetriebe bereitgestelltes Drehmoment repräsentiert, über das Winkelgetriebe an die Segmentwelle anzulegen. Das elektromechanische Lenksystem kann als eine elektromechanische Servolenkung oder als eine Servolenkung mit elektromechanischem Antrieb bezeichnet werden.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes werden in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem elektromechanischen Lenksystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes gemäß einem

Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts des Lenkgetriebes aus

Fig. 2 bzw. Fig. 3;

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2, Fig. 3 bzw.

Fig. 4;

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 bzw. Fig. 5;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes gemäß einem

Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 7;

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 7 bzw. Fig. 8;

Fig. 10 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 7, Fig. 8 bzw. Fig. 9; und Fig. 11 eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 7, Fig. 8,

Fig. 9 bzw. Fig. 10.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem elektromechanischen Lenksystem 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Fahrzeug 100 handelt es sich um ein Kraftfahrzeug, insbesondere um ein Nutzfahrzeug, wie beispielsweise einen Lastkraftwagen oder dergleichen. Das Lenksystem 110 weist eine Lenksäule 114 und ein Lenkstockhebel 116 auf. Die Lenksäule 114 ist mit einem Lenkrad 112 verbunden. Das Lenkrad 112 kann auch Teil des Lenksystems 110 sein. Der Lenkstockhebel 116 ist über geeignete Einrichtungen mit lenkbaren Rädern beispielhaft einer Achse des Fahrzeugs 100 gekoppelt. Ferner weist das Lenksystem 110 ein Lenkgetriebe 120 auf. Das Lenkgetriebe 120 ist als ein elektromechanisches Lenkgetriebe bzw. mit elektromechanischem Antrieb ausgeführt. Mittels des Lenkgetriebes 120 bzw. über das Lenkgetriebe 120 sind die Lenksäule 114 und der Lenkstockhebel 116 miteinander verbunden. Hierbei ist in Fig. 1 auch eine Segmentwelle 122 des Lenkgetriebes 120 gezeigt. Die Segmentwelle 122 ist mit dem Lenkstockhebel 116 verbunden. Auf das Lenkgetriebe 120 wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Figuren noch detaillierter eingegangen.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Lenkgetriebe 120 ist hierbei in einer Schrägansicht dargestellt. Das Lenkgetriebe 120 entspricht oder ähnelt dem Lenkgetriebe aus Fig. 1. Somit ist das Lenkgetriebe 120 für ein elektromechanisches Lenksystem für ein Fahrzeug vorgesehen. Das Lenkgetriebe 120 weist einen Elektromotor 230, ein Servogetriebe 240 bzw. eine Servogetriebeeinheit 240 und ein Winkelgetriebe 250 auf. Ferner weist das Lenkgetriebe 120 die Segmentwelle 122 und eine Eingangswelle 221 auf. Die Segmentwelle 122 ist mit einem Lenkstockhebel des Lenksystems koppelbar oder gekoppelt. Die Segmentwelle 122 dient zur Übertragung einer Schwenkbeweglichkeit über den Lenkstockhebel auf eine Lenkstange des Lenksystems, welche beispielsweise Vorderräder des Fahrzeugs in eine gewünschte Richtung bewegt. Die Eingangswelle 221 ist mit einer Lenksäule des Lenksystems koppelbar oder gekoppelt. Das Winkelgetriebe 250 ist ausgebildet, um die mit der Eingangswelle 221 gekoppelte Lenksäule des Lenksystems mit dem mit der Segmentwelle 122 gekoppelten Lenkstockhebel des Lenksystems zu verbinden. Das Winkelgetriebe 250 ist ein mechanisch angetriebenes Kugelumlaufgetriebe. Hierbei weist das Winkelgetriebe 250 eine Spindel 252 und eine Kugelmutter 254 auf, die mit der Segmentwelle 122 über einen Zahnabschnitt 256 gekoppelt ist bzw. in Eingriff steht. Die Spindel 252 ist kontinuierlich ausgeführt. Die Spindel 252 erstreckt sich zwischen der Eingangswelle 221 und dem Servogetriebe 240. Mit der Eingangswelle 221 ist die Spindel 252 an einem Ende über einen Drehstab verbunden. An dem entgegengesetzten Ende ist die Spindel 252 mit dem Servogetriebe 240, genauer gesagt mit einer Ausgangswelle des Servogetriebes 240 verbunden. Das Servogetriebe 240 ist durch den Elektromotor 230 antreibbar oder angetrieben. Der Elektromotor 230 ist mit dem Servogetriebe 240 verbunden. Gemäß dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Servogetriebe 240 als ein Planetenservogetriebe bzw. Planetengetriebe ausgeführt. Das Servogetriebe 240 ist zwischen den Elektromotor 230 und das Winkelgetriebe 250 geschaltet.

Das Lenkgetriebe 120 weist beispielhaft Abmessungen auf, die einem Bauraum von beispielsweise 160 Millimeter mal 210 Millimeter mal 160 Millimeter entsprechen.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 2. In Fig. 3 ist das Lenkgetriebe 120 in einer Teilschnittansicht dargestellt. Hierbei sind von dem Servogetriebe 240 auch ein erstes Hohlrad 342, ein zweites Hohlrad 344, ein Träger 346 und eines von mehreren Planetenrädern 348 gezeigt. Das als Planetengetriebe bzw. Planetenservogetriebe ausgeführte Servogetriebe 240 weist mehrere Planetenräder 348 auf. Die Planetenräder 348 weisen identische Zähnezahlen und identische Geometrie auf. Das erste Hohlrad 342 und das zweite Hohlrad 344 sind voneinander unabhängig. Ferner weist das erste Hohlrad 342 und das zweite Hohlrad 344 unterschiedliche Zähnezahlen auf. Die Planetenräder 348 kämmen mit den Hohlrädern 342 und 344. Die Planetenräder 348 sind über den Träger 346 mit dem Elektromotor 230 gekoppelt und durch denselben antreibbar oder angetrieben. Die Planetenservogetriebeeinheit bzw. das Servogetriebe 240 gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst einen herkömmlichen Planetengetriebezug mit zwei Hohlrädern 342 und 344 mit Innenverzahnung bzw. Innenzahnrädern als Zentralradwellen und einen Träger 346 bzw. eine Trägerwelle, die durch ein Drehmoment des Elektromotors 230 angetrieben ist. Der Träger 346 umfasst beispielsweise drei umlaufend angeordnete Planeten bzw. Planetenräder 348. Jeder Planet kämmt mit beiden Hohlrädern 342 und 344 bzw. Außenrädern. Resultierende Zahnradeingriffskräfte werden durch Planetenlager aufgenommen, die an Planetenstiften montiert sind, wobei die Kräfte auf den Träger 346 bzw. Planetenträger übertragen werden. Das erste Hohlrad 342 ist an einem Gehäuse des Lenkgetriebes 120 befestigt und kann sich daher nicht drehen. Das zweite Hohlrad 344 ist durch eine Welle-Nabe-Verbindung oder dergleichen direkt mit der Spindel 252 verbunden und stellt die Ausgangswelle des Servogetriebes 240 dar.

Eine Zähnezahl des ersten Hohlrades 342 ist etwas geringer als jene des zweiten Hohlrades 344, wodurch sich eine positive Standübersetzung von etwas mehr als 1 ,0 ergibt. Die Bedeutung der Standübersetzung ist das kennzeichnende Verhältnis für Planetenzahnradsätze, wenn die Trägerwelle fest ist und eine Zentralwelle die andere antreibt. Bei einer gegebenen Zahnradsatzkonfiguration führt dies zu einem hohen Verhältnis, das durch die Willis-Gleichung bestimmt ist. Für einen effizienten Zahnradkontakt können die Zahnradzähne des Servogetriebes 240 als verlustarme Zähne ausgelegt sein, die für eine verbesserte Effizienz ein verlängertes Gleiten bzw. Rutschen bieten.

Das erste Hohlrad 342 kann eine Zähnezahl z i von 53 aufweisen, Z I=53. Das zweite Hohlrad 344 kann eine Zähnezahl z 2 von 55 aufweisen, z 2 =55. Jedes Planetenrad 348 kann eine Zähnezahl z P von 23 aufweisen, z P =23. Ein Drehmoment des Elektromotors 230 kann beispielsweise 20 Newtonmeter betragen. Ein Wirkungsgrad h des Servogetriebes 240 kann beispielsweise 90,85 Prozent betragen. Auf die Spindel 252 kann hierbei durch das Servogetriebe 240 ein Drehmoment von beispielsweise 512 Newtonmeter übertragen werden. Ein Wirkungsgrad h des Winkelgetriebes 250 kann beispielsweise 90 Prozent betragen. Ein Übersetzungsverhältnis i B s des Winkelgetriebes 250 kann beispielsweise 18 betragen, i B s=18. Ein gesamtes Übersetzungsverhältnis i GE s kann beispielsweise 495 betragen, i GE s=495. Ein von dem Winkelgetriebe 150 auf die Segmentwelle 122 übertragenes Drehmoment kann hierbei beispielsweise 8197 Newtonmeter betragen.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilabschnitts des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 2 bzw. Fig. 3. In Fig. 4 ist das Lenkgetriebe 120 in einer Teilschnittansicht dargestellt. Der in Fig. 4 gezeigte Teilabschnitt des Lenkgetriebes 120 umfasst den Elektromotor 230, das Servogetriebe 240 und einen Teilabschnitt der Spindel 252.

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2, Fig. 3 bzw. Fig. 4. In Fig. 5 ist das Lenkgetriebe 120 in einer Seitenansicht dargestellt. Insbesondere entspricht die Darstellung in Fig. 5 der Darstellung aus Fig. 2 mit Ausnahme dessen, dass sich die Perspektive unterscheidet.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes aus Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 bzw. Fig. 5. In Fig. 6 ist das Lenkgetriebe 120 in einer Draufsicht auf den Elektromotor 230 dargestellt. Insbesondere entspricht die Darstellung in Fig. 6 der Darstellung aus Fig. 2 bzw. Fig. 5 mit Ausnahme dessen, dass sich die Perspektive unterscheidet. Hierbei sind darstellungsbedingt von dem Lenkgetriebe 120 die Segmentwelle 122 und der Elektromotor 230 explizit gezeigt.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Lenkgetriebes 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Lenkgetriebe 120 ist hierbei in einer Schrägansicht dargestellt. Das Lenkgetriebe 120 in Fig. 7 entspricht dem Lenkgetriebe aus Fig. 2 mit Ausnahme dessen, dass das Servogetriebe 240 als ein Exzentergetriebe, Exzenterplanetengetriebe bzw. Planetenexzentergetriebe ausgeführt ist.

Das Lenkgetriebe 120 weist beispielhaft Abmessungen auf, die einem Bauraum von beispielsweise 180 Millimeter mal 235 Millimeter mal 180 Millimeter entsprechen.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 7. In Fig. 8 ist das Lenkgetriebe 120 in einer Teilschnittansicht dargestellt. Die Darstellung in Fig. 8 ähnelt der Darstellung aus Fig. 3. Hierbei sind von dem Servogetriebe 240 auch ein erstes Hohlrad 342, ein zweites Hohlrad 344 und ein gemeinsames Planetenrad 348 bzw. ein Planetenradpaar gezeigt. Das gemeinsame Planetenrad 348 kämmt mit beiden Hohlrädern 342 und 344. Hierbei ist eine Differenz von Zähnezahlen zwischen den zwei Hohlrädern 342 und 344größer oder gleich 1. Das gemeinsame Planetenrad 348 ist exzentrisch an einem Träger montiert, der durch den Elektromotor 230 antreibbar oder angetrieben ist.

Das als Planetenexzenterservogetriebeeinheit bzw. Exzentergetriebe ausgeführte Servogetriebe 240 umfasst einen herkömmlichen Planetengetriebezug mit zwei Hohlrädern 342 und 344 bzw. Innenzahnrädern als Zentralradwellen und einen Träger bzw. eine Trägerwelle, die durch ein Drehmoment des Elektromotors 230 angetrieben ist. Der Träger ist direkt mit einer Rotorwelle der elektrischen Maschine bzw. des Elektromotors 230 verbunden und weist ein Planetenrad 348 auf, das mit beiden Hohlrädern 342 und 344 kämmt. Die resultierenden Zahnradeingriffskräfte werden durch Planetenlager aufgenommen, die an einem Planetenstift montiert sind, wobei die Kräfte auf den Träger bzw. Planetenträger übertragen werden. Das erste Hohlrad 342 ist an einem Gehäuse des Lenkgetriebes 120 befestigt und kann sich daher nicht drehen. Das zweite Hohlrad 344 ist durch eine Welle-Nabe-Verbindung direkt mit der Spindel 252 verbunden und stellt eine Ausgangswelle des Servogetriebes 240 dar.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Verbindung des Planetenstiftes mit dem Träger bzw. der Trägerwelle justierbar ausgeführt. Während einer Montage kann somit eine Exzenterverbindung derart eingestellt werden, dass ein Zahnradspiel des Zahnradeingriffs zwischen dem Planetenrad 348 und einem der beiden Hohlräder 342 und 344 beseitigt werden kann. Ein Zahnradeingriff ohne Zahnradspiel ermöglicht Änderungen einer Drehrichtung des Servogetriebes 240 bzw. des Lenkgetriebes 120 ohne Drehmomentunterbrechung.

Eine Zähnezahl des ersten Hohlrades 342 ist etwas geringer als jene des zweiten Hohlrades 344, wodurch sich eine positive Standübersetzung von etwas mehr als 1,0 ergibt. Die Bedeutung der Standübersetzung ist das kennzeichnende Verhältnis für Planetenzahnradsätze, wenn die Trägerwelle fest ist und eine Zentralwelle die andere antreibt. Bei einer gegebenen Zahnradsatzkonfiguration führt dies zu einem hohen Verhältnis, das durch die Willis-Gleichung bestimmt ist. Die Zähnezahl des gemeinsamen Planetenrades 348 ist derart gewählt, dass die Differenz der Zähnezahl der Innenzahnräder in etwa 7 oder 8 beträgt.

Das erste Hohlrad 342 kann eine Zähnezahl z i von 28 aufweisen, Z I=28. Das zweite Hohlrad 344 kann eine Zähnezahl z 2 von 29 aufweisen, z 2 =29. Das gemeinsame Planetenrad 348 kann eine Zähnezahl z P von 21 aufweisen, z P =21. Ein Drehmoment des Elektromotors 230 kann beispielsweise 20 Newtonmeter betragen. Ein Wirkungsgrad h des Servogetriebes 240 kann beispielsweise 92,85 Prozent betragen. Auf die Spindel 252 kann hierbei durch das Servogetriebe 240 ein Drehmoment von beispielsweise 534 Newtonmeter übertragen werden. Ein Wirkungsgrad h des Winkelgetriebes 250 kann beispielsweise 90 Prozent betragen. Ein Übersetzungsverhältnis i B s des Winkelgetriebes 250 kann beispielsweise 18 betragen, i B s=18. Ein gesamtes Übersetzungsverhältnis i GE s kann beispielsweise 522 betragen, i GE s=522. Ein von dem Winkelgetriebe 150 auf die Segmentwelle 122 übertragenes Drehmoment kann hierbei beispielsweise 8699 Newtonmeter betragen.

Eine Zahngeometrie des Planetenrades 348 ist für beide Zahnradeingriffe mit den beiden Hohlrädern 342 und 344 identisch, was eine einfache Herstellung des Planetenrades 348 ermöglicht. Der Zahnradeingriff mit dem festen, dem ersten Hohlrad 342 liegt im oberen Bereich der Zahnradzähne des Planetenrades 348, und der Zahnradeingriff mit dem zweiten Hohlrad 344, das mit der Spindel 252 bzw.

Spindelwelle verbunden ist, liegt im unteren Bereich der Zahnradzähne des Planetenrades 348. Zur Störungsvermeidung sind Zahnspitzen des Planeten des 348 in dem Bereich des Eingriffs des zweiten Hohlrades 344, das mit der Spindel 252 verbunden ist und eine höhere Zähnezahl aufweist, auf einen kleineren Durchmesser gedreht. Für einen effizienten Zahnradkontakt können die Zahnradzähne als verlustarme Zähne ausgelegt sein, die für eine verbesserte Effizienz ein verlängertes Gleiten bzw. Rutschen bieten.

Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 7 bzw. Fig. 8. In Fig. 9 ist das Lenkgetriebe 120 in einer Teilschnittansicht dargestellt. Die Darstellung in Fig. 9 ähnelt der Darstellung aus Fig. 4. Der in Fig. 9 gezeigte Teilabschnitt des Lenkgetriebes 120 umfasst den Elektromotor 230, das Servogetriebe 240 und einen Teilabschnitt der Spindel 252.

Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 7, Fig. 8 bzw. Fig. 9. In Fig. 10 ist das Lenkgetriebe 120 in einer Seitenansicht dargestellt. Die Darstellung in Fig. 10 ähnelt der Darstellung aus Fig. 5. Insbesondere entspricht die Darstellung in Fig. 10 der Darstellung aus Fig. 7 mit Ausnahme dessen, dass sich die Perspektive unterscheidet. Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung des Lenkgetriebes 120 aus Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9 bzw. Fig. 10. In Fig. 11 ist das Lenkgetriebe 120 in einer Draufsicht auf den Elektromotor 230 dargestellt. Die Darstellung in Fig. 11 ähnelt der Darstellung aus Fig. 6. Insbesondere entspricht die Darstellung in Fig. 11 der Darstellung aus Fig. 7 bzw. Fig. 10 mit Ausnahme dessen, dass sich die Perspektive unterscheidet. Hierbei sind darstellungsbedingt von dem Lenkgetriebe 120 die Segmentwelle 122 und der Elektromotor 230 explizit gezeigt.

Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebenen Figuren sei angemerkt, dass gemäß einem Ausführungsbeispiel des Lenkgetriebes 120 auch Zahnbereiche des zumindest einen Planetenrades 348 und/oder der Hohlräder 342 und 344 mit einer Profilverschiebung ausgeformt sein können.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Fahrzeug 110 Lenksystem 112 Lenkrad

114 Lenksäule 116 Lenkstockhebel 120 Lenkgetriebe 122 Segmentwelle 221 Eingangswelle 230 Elektromotor 240 Servogetriebe 250 Winkelgetriebe 252 Spindel 254 Kugelmutter

256 Zahnabschnitt 342 erstes Hohlrad 344 zweites Hohlrad 346 Träger 348 Planetenrad