Lenkungsverriegelung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steer-by-wire-Lenkung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Die derzeit in PKW und Nutzfahrzeugen eingesetzten Lenkungen sind nahezu ausschließlich solche Lenkungen mit einem Lenkrad, einer Lenkwelle und einem Getriebe, dass eine Drehbewegung des Lenkrades in eine translatorische Bewegung der Spurstangen der gelenkten Räder umsetzt. Im PKW-Bereich sind dazu

ausschließlich Zahnstangenlenkungen mit hydraulischer oder elektrischer Servounterstützung eingesetzt. Als

Diebstahlsicherung wird bei diesen Lenkungen bekanntermaßen ein Lenkradschloss eingesetzt, dass im gesicherten Zustand mechanisch oder elektromechanisch die Lenkwelle blockiert und damit sowohl ein Drehen des Lenkrades als auch ein

Verschwenken der gelenkten Räder verhindert. Ein Nebeneffekt besteht darin, dass das blockierte Lenkrad vielfach als

BESTÄTIGUNGSKOPIE Handgriff zur Erleichterung des Ein- und Aussteigens genutzt wird.

Bei einer Lenkung mit direkter Kopplung des Lenkrades über eine Lenkwelle mit dem Lenkgetriebe wird in der FR 2793749 AI vorgeschlagen, die elektromechanische Verriegelung an dem Servomotor vorzusehen. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Rastbolzen in eine passende Bohrung des Rotors des Servomotors gebracht und der Servomotor und damit die gesamte Lenkung blockiert. Hintergrund dieser Lösung ist es, dass Lenkschloss aus dem Bereich der Lenksäule zu entfernen, um dort Bauraum freizugeben und eine mögliche Verletzungsgefahr für den Fahrer durch das Lenkschloss im Falle eines Aufpralls zu beseitigen. Es handelt sich bei dieser Lenkung nicht um eine

gattungsgemäße Steer-by-wire-Lenkung .

Eine gattungsgemäße Lenkung ist aus der DE 10046167 AI bekannt . Bei dieser Lenkung ist eine mechanische Auftrennung zwischen dem Bedienteil bestehend aus Lenkrad und oberer Lenkwelle und dem Getriebeteil bestehend aus dem Lenkgetriebe und einem Servoantrieb vorgesehen. Als Lenkschloss wird bei dieser Lenkung eine elektromechanische Schaltkupplung

eingesetzt, die das Lenkrad über die Lenkwelle drehfest mit dem Chassis verbindet. Auf diese Weise wird eine Drehung des Lenkrades bei eingerasteter Kupplung wie bei einem Lenkschloss unterbunden. Das Lenkrad lässt sich nicht frei drehen und ist zudem als Handgriff geeignet. Das Lenkgetriebe ist jedoch nicht blockiert, so dass ein Verschwenken der Räder nach wie vor technisch möglich ist.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steer- by-wire-Lenkung dahingehend zu verbessern, dass die

Schwenkbewegung der Vorderräder bei eingerastetem Lenkschloss blockiert ist. Diese Aufgabe wird von einer Lenkung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .

Weil eine elektromechanische Blockierung des

elektromechanischen Antriebs an oder in dem Lenkgetriebe vorgesehen ist, kann die Steer-by-wire-Lenkung nicht

verschwenkt werden, auch wenn das möglicherweise vorhandene lenkradseitige Lenkschloss überwunden wurde. Weiter kann das Fahrzeug bei verriegelter Lenkung nicht rangiert werden, indem die Räder durch äußere Krafteinwirkung, beispielsweise von Hand, verschwenkt werden.

Vorteilhaft weist das Getriebe ein von dem Elektromotor angetriebenes Ritzel, einen Riemen und eine Riemenscheibe auf, wobei die Riemenscheibe getriebemäßig mit einer Gewindespindel gekoppelt ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Antrieb einen Rohrmotor aufweist, der unmittelbar mit einem Kugelumlauf oder einem Wellgetriebe in Eingriff steht. Auch ein Antrieb über ein Rädergetriebe ohne Riementrieb ist möglich.

Wenn die Lenkung einen Antriebsmotor, ein Zahnriemengetriebe und einen Kugelumlauf zur Umsetzung der Drehbewegung des Zahnriemengetriebes in eine Linearbewegung der Gewindespindel aufweist und ein Verriegelungselement zur Blockierung des Zahnriemengetriebes vorgesehen ist, kann die

Verriegelungsvorrichtung in einfacher Weise in das

Lenkgetriebe integriert werden.

Eine Blockierung in beliebiger Stellung des Lenkgetriebes ist möglich, wenn ein Reibschluss über einen in Radialrichtung an den Riementrieb und insbesondere an die Kugelmutter

angepressten Bremsbügel erfolgt. Der Bremsbügel kann über einen Nocken und eine Rückholfeder betätigt sein. Eine rastende Verriegelungsvorrichtung kann in die Zähne des

Riementriebes, insbesondere der mit dem Kugelumlauf

verbundenen Riemenscheibe oder in Zähne des Zahnriemens eingreifen. Dabei können auch auf der Außenseite des

Zahnriemens Zähne eigens für die Verriegelungsvorrichtung angeordnet sein.

Eine formschlüssige Verriegelung kann dadurch bewirkt werden, dass eine Rastnase oder ein Rastbolzen in entsprechende radiale oder achsparallele Ausnehmungen der Riemenscheibe oder der Kugelmutter elektromechanisch einführbar ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: einen Riemenantriebe für eine elektromechanische

Steer-by-wire-Lenkung mit einem reibschlüssigen Bremsbügel ;

Fig. 2: eine Lenkung ähnlich Fig. 1 mit einem in eine

Verzahnung einrastenden Bremsbügel; sowie

Fig. 3: eine formschlüssige Verriegelung einer

elektromechanischen Steer-by-wire-Lenkung durch radial oder achsparallel eingreifende Zapfen.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Riemenantrieb dargestellt, der ein Ritzel 1 eines Elektromotors, ein Riemen 2 und eine Riemenscheibe 3 umfasst. Der Riemen 2 ist vorzugsweise als Zahnriemen ausgeführt. Die Riemenscheibe 3 ist in an sich bekannter Weise drehfest mit einem nicht dargestellten

Kugelumlauf verbunden, der die Drehbewegung der Riemenscheibe 3 in eine Axialverschiebung einer nur angedeuteten

Gewindespindel 4 umsetzt. Die Gewindespindel 4 treibt

ebenfalls in bekannter Weise über Spurstangen und Achsschenkel die Lenkbewegung von gelenkten Rädern eines Kraf fahrzeugs an. Der Antrieb des Ritzels 1 durch den Elektromotor erfolgt in Abhängigkeit von einer elektronischen Steuerung. Durch

Rückwirkung auf die gelenkten Räder und dadurch auf die

Gewindespindel eines Kraftfahrzeugs an. Der Antrieb des

Ritzels 1 durch den Elektromotor erfolgt in Abhängigkeit von einer elektronischen Steuerung. Durch Rückwirkung auf die gelenkten Räder und dadurch auf die Gewindespindel kann auch umgekehrt ohne Ansteuerung des Elektromotors das Getriebe bewegt werden. Um in verriegeltem Falle diese Bewegung zu verhindern, ist eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, die einen Bremsbügel 5 aufweist, der um ein Schwenklager 6 schwenkbar angeordnet ist. Der Bremsbügel 5 umgibt über einen gewissen Winkelbereich von etwa 120° die Riemenscheibe 3 und ist in der dargestellten frei drehbaren Stellung der Riemenscheibe 3 von der

Riemenscheibe und dem Zahnriemen beabstandet . Ein

Verstellnocken 7 ist drehbar um eine Achse 8 in Anlage mit dem Bremsbügel 5 angeordnet. Die Achse 8 ist die Abtriebsseite eines elektromotorischen Gewindetriebs mit einer

Positionserkennung. Die dargestellte Position ist die nicht verriegelte Position.

Bei einer Verriegelung der Steer-by-wire-Lenkung im Sinne eines Lenkschlosses wird der Gewindetrieb der Welle 8

angesteuert, um den Nocken 7 um 90° bis 180° zu verdrehen. Dadurch wird der Bügel 5 um die Schwenkachse 6 geschwenkt und an den äußeren Umfang der Riemenscheibe 3 oder an die äußere Oberfläche des Zahnriemens 2 angepresst. Der in Fig. 1 dargestellte Riementrieb ist dadurch blockiert. Auch axiale Lasten der Gewindes indel 4 führen dann nicht zu einer Drehung der Riemenscheibe 3. Die Lenkung ist folglich blockiert, und zwar auch gegenüber dem Versuch, die gelenkten Räder von außen manuell oder mittels Werkzeug zu verschwenken.

Eine Rückdrehung des Nockens 7 führt in Verbindung mit einer Rückholfeder zum Lösen der Verriegelung.

Eine ähnliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 2 dargestellt. Die Fig. 2 zeigt wiederum einen Zahnriementrieb mit dem Motorritzel 1, dem Zahnriemen 2 und der Riemenscheibe 3 sowie der Gewindespindel 4. Der Zahnriemen ist bei dieser Ausführungsform mit einer zusätzlichen äußeren Verzahnung 10 versehen. Ein Bremsbügel 11 weist eine der Außenseite des Zahnriemens und der äußeren Verzahnung 10 zugewandten kompatible Verzahnung 12 auf. Im Verriegelungsfall greift die Verzahnung 12 des Bremsbügels 11 in die äußere Verzahnung 10 des Zahnriemens ein und blockiert diesen formschlüssig, so dass auch unter erheblicher Krafteinwirkung die Verriegelung nicht durchrutschen kann. Dies wäre

theoretisch bei der Verriegelung der Fig. 1 möglich.

Die Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit formschlüssiger Verriegelung. Bei dieser

Ausführungsform ist wiederum der Riemenantrieb mit dem Ritzel 1, dem Zahnriemen 2 und der Riemenscheibe 3 vorgesehen. Auch die Gewindespindel 4 ist wie in den vorherigen

Ausführungsbeispielen vorhanden. Die Riemenscheibe 3 ist hier mit einer Anzahl von radialen Ausnehmungen 15 versehen, die über den Umfang der Riemenscheibe 3 verteilt sind. Die

Ausnehmungen 15 sind in axialer Richtung der Gewindespindel 4 neben dem Zahnriemen angeordnet. Ein Rastarm 16 ist um das Schwenklager 6 schwenkbar neben der Riemenscheibe 3

angeordnet. Ein Rastzapfen 17 an dem freien Ende des Rastarms 16 ist so orientiert, dass bei Schwenkbewegung des Rastarms 16 um das Schwenklager 6 der Rastzapfen 17 in die Ausnehmungen 15 eingreifen und wieder daraus heraus bewegt werden kann. Als Antrieb für den Rastarm 16 ist ein elektromechanischer

Aktuator 18 von an sich bekannter Bauweise vorgesehen.

Während bei dieser Ausführungsform der Rastzapfen 17 in

Radialrichtung in die Riemenscheibe 3 eingreift, kann auch vorgesehen sein, dass ein Eingriff in achsparalleler Richtung erfolgt. Dies ist in der Fig. 3 bei II veranschaulicht. Die Riemenscheibe 3 ist hier mit einer äußeren Verzahnung 19 für den Zahnriemen 2 in einer radialen Draufsicht dargestellt. Parallel zu einer Achse 20, die auch die Achse der

Gewindespindel 4 sowie die Drehachse der Riemenscheibe 3 darstellt, sind hier Ausnehmungen 21 angeordnet, in die ein parallel zu der Achse 20 beweglicher Zapfen 22 zur

Verriegelung der Riemenscheibe 3 eingreifen kann. Wiederum ist zum Antrieb der elektromechanische Aktuator 18 vorgesehen, der in seinem Aufbau an sich bekannt ist. Im normalen Betrieb der Steer-by-wire-Lenkung sorgt eine elektronische Steuerung dafür, dass der Verstellnocken 7 bzw. der Aktuator 18 in die nicht blockierende Stellung verfahren wird. Die Steer-by-wire-Lenkung arbeitet dann derart, dass das Drehen des Lenkrades über einen Sensor abgetastet wird und eine entsprechende Ansteuerung des Elektromotors mit dem Motorritzel 1 über das Getriebe 2, 3 zu einer Axialverlagerung der Gewindespindel 4 führt, die wiederum entsprechend die gelenkten Räder betätigt. Der Lenkvorgang ist für den Fahrer dann wie bei einer konventionellen Lenkung möglich. Beim Abstellen und Verlassen des Fahrzeugs bewirkt die

elektronische Steuerung, dass durch den Verstellnocken 7 bzw. durch den Aktuator 18 die Riemenscheibe 3 verriegelt wird. Zusätzlich kann wie im Stand der Technik eine Blockierung oder Verriegelung des Lenkrades vorgesehen sein, damit das Lenkrad nicht frei drehbar ist.

Ein Diebstahl des so gesicherten Fahrzeugs wird dadurch erschwert, dass die gelenkten Räder nicht verschwenkt werden können, selbst wenn das lenkradseitige Lenkschloss überwunden wird. Die Blockierung der gelenkten Räder erschwert die

Manipulation des Kraftfahrzeugs, beispielsweise beim Schieben, Abschleppen oder Verladen.

Es ist auch denkbar, dass Fahrzeuge mit Steer-by-wire-Lenkung selbst bei blockiertem Lenkrad dadurch fahrbar gemacht werden, dass in die elektronische Steuerung eingegriffen wird und das Lenkgetriebe unabhängig von der Drehung der Lenksäule

angetrieben wird. Zumindest für den Zweck einer Verladung ist das Fahrzeug dann auch bei blockiertem lenkradseitigem

Lenkschloss steuerbar. Diese Art des Eingriffs wird durch die erfindungsgemäße getriebeseitige Verriegelung der Steer-by- wire-Lenkung unterbunden oder zumindest weiter erschwert. Bezugszeichen

1. Ritzel

2. Riemen

3. Riemenscheibe

4. Gewindespindel

5. Bremsbügel

6. Schwenklager

7. Verstellnocken

8. Achse

10. äußere Verzahnung

11. Bremsbügel

12. Kompatible Verzahnung

15. Radiale Ausnehmungen

16. Rastarm

17. Rastzapfen

18. Aktuator

19. Verzahnung

20. Achse

22. Zapfen