Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung für ein Steer-by-wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Antriebseinheit zur Einleitung einer Rotationsbewegung um eine Rotationsachse AR, zumindest einer ersten Lenkstange und einem zwischen der Antriebseinheit und der Lenkstange angeordneten Rotations-Translations-Getriebe, zur Übersetzung der Rotationsbewegung in eine über die Lenkstange auf Achskörper des Kraftfahrzeugs übertragene Lenkbewegung.

Steer-by-Wire-Lenksysteme für Kraftfahrzeuge nehmen wie konventionelle mechanische Lenkungen manuelle Lenkbefehle des Fahrers durch eine Eingabeeinheit entgegen. Dies kann beispielsweise durch eine Drehung eines Lenkrades erfolgen. Das Lenkrad ist über eine Lenkwelle mit einer Lenkereinheit drehfest verbunden. Die Lenkwelle ist jedoch nicht notwendigerweise mechanisch über ein herkömmliches Lenkgetriebe und eine Lenkstange mit den zu lenkenden Rädern verbunden, sondern kann mit Drehwinkel- beziehungsweise Drehmomentsensoren der Lenkereinheit Zusammenwirken. Diese Sensoren erfassen den eingebrachten Lenkbefehl oder ein aufgebrachten Lenkmoment und geben ein daraus bestimmtes elektrisches Steuersignal an eine Lenkeinrichtung weiter, der mittels eines elektrischen Stellantriebs einen entsprechenden Lenkeinschlag des Rades oder eines Radmoduls stellt. Die Lenkeinrichtung kann auch hier ein Übersetzungsgetriebe und eine Lenkstange umfassen, die die gewünschte Lenkbewegung an die zu lenkenden Räder übertragt.

Bei dem Einsatz von Steer-by-Wire-Lenksystemen gibt es neben technischen Erfordernissen auch gesetzliche Anforderungen, die es einzuhalten gilt. Rein beispielhaft sei hier auf die auch für herkömmliche Lenksysteme geltende ECE-Norm R79 verwiesen, die im Kem fordert, dass auf dem Pfad von der Lenkkrafteinleitung und der Übertragung der Lenkbewegung auf die Straße - Fahrzeugräder - eine durchgängige mechanische Verbindung bestehen muss. Hierbei muss die mechanische Verbindung durch Bauteile aus metallischen Werkstoffen realisiert sein; nicht zulässig sind beispielsweise Riemen bzw. Bauteile aus entsprechenden Werkstoffen. In praktischer, baulicher Ausgestaltung sind herkömmliche mechanische Lenksysteme, bestehend aus einer Lenksäule, einem die Lenksäule mit einer Lenkstange verbindenden Spindeltrieb und einem die Lenkstange in der beabsichtigen Lenkbewegung unterstützenden elektrischen Kugelgewindetrieb, strukturell zu einem Steer-by- Wire-Lenksystemen durch einen weiteren Aktuator ergänzt worden. Der weitere Aktuator beinhaltet zwei redundante Elektromotoren und überbrückt eine nunmehr vorhandene mechanische Unterbrechung der Lenksäule. Nachteilig ist hier der enorme Bauraumbedarf des weiteren Aktuators, noch dazu, da es diesen in einem ohnehin bauraumkritischen Bereich unterhalb der Instrumententafel anzuordnen gilt.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eine Aktuatorik bereitzustellen, die sich baulich besser integrieren lässt und insgesamt die gesetzlichen Anforderungen erfüllt werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die es ermöglichen eine derartige Aktuatorik bereitzustellen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Lenkeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Eine Ausführungsform betrifft eine Lenkeinrichtung für ein Steer-by-wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Antriebseinheit zur Einleitung einer Rotationsbewegung um eine Rotationsachse AR, einer ersten Lenkstange und einer zweiten Lenkstange und einem zwischen der Antriebseinheit und den beiden Lenkstangen angeordneten Rotations-Translations-Getriebe, zur Übersetzung der Rotationsbewegung in eine über die Lenkstangen auf jeweils einen Achskörper des Kraftfahrzeugs übertragene Lenkbewegung, wobei das Rotations-Translations-Getriebe die beiden Lenkstangen auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse AR diametral gegenüberliegend miteinander mittelbar koppelt. Die Rotationsachse AR liegt bevorzugt in einer vertikalen Längsebene des Kraftfahrzeugs. Hierbei kann die Orientierung der Rotationsachse AR bedarfsgerecht in der vertikalen Längsebene angeordnet werden.

Die erste und die zweite Lenkstange können bezüglich ihres Aufbaus und ihrer Geometrie gleich ausgeführt sein. Sind die beiden Lenkstangen gleich ausgeführt, dann ist es zweckmäßig, wenn das Rotations-Translations-Getriebe, über das beide Lenkstangen gekoppelt sind, ebenfalls in der vertikalen Längsebene angeordnet ist. Das Rota- tion-Translations-Getriebe koppelt bevorzugt die beiden inneren, einander zugewandten Enden der beiden Lenkstangen miteinander. Bei der in die Lenkstangen eingeleitete Lenkbewegung handelt es sich um Wesentlichen um eine Axialbewegung bzw. eine translatorische Bewegung quer zu einer Längsrichtung des Fahrzeugs.

Mit der Lenkeinrichtung für ein Steer-by-wire-Lenksystem ist es möglich die gesetzlich gestellten Anforderungen einzuhalten. Zudem werden die Anforderungen an die funktionale Sicherheit - FuSi - eingehalten. Die Lenkeinrichtung benötigt nur einen geringen Bauraum und lässt ich an unterschiedliche Fahrzeugklassen adaptieren.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Lenkeinrichtung umfasst die Antriebseinheit zwei unabhängig voneinander antreibbare Elektro-Motoren oder einen mindestens doppelt-gewickelten Elektro-Motor und ein Getriebe, wobei jeder der Elektromotoren bedarfsweise mit dem Getriebe koppelbar ist, um die Rotationsbewegung um die Rotationsachse AR ZU bewirken. Hierdurch wird verhindert, dass es zu einem Ausfall der Lenkeinrichtung kommt. Sollte es in einem Motor oder einer der Doppelwicklungen zu einem Defekt bzw. Fehler kommen, dann kann das Fahrzeug weiterhin mit dem verbliebenen funktionstüchtigen Motor bzw. der zweiten der Doppelwicklungen gelenkt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Lenkeinrichtung ist vorgesehen, dass jede der Lenkstangen zwei zu einander schwenkbare Lenkstangenabschnitte aufweist. Hierdurch ist es kinematisch möglich, dass den inneren Enden der Lenkstangen über das Rotation-Translations-Getriebe eine kombinierte Längs- und Rotationsbewegung aufgeprägt wird und die Rotationskomponente über das Verschwenken der beiden Lenkstangenabschnitte zueinander aufgenommen wird, so dass dem bezogen auf die Längsachse des Fahrzeugs äußeren Lenkstangenabschnitt im Wesentlichen eine axiale Bewegung aufgeprägt wird. Um diese im Wesentlichen axiale Bewegung sicherzustellen, ist bevorzugt der von der Rotationsachse AR entfernt angeordnete Lenkstangenabschnitt jeweils in einer Axialführung geführt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Lenkeinrichtung ist das Getriebe als Planetengetriebe ausgeführt.

In bevorzugter konkreter Ausgestaltung umfasst das Rotations-Translations-Getriebe ein um die Rotationsachse AR schwenkbar angetriebenes Übertragungselement, an dem die einander zugewandten Enden der beiden Lenkstangen gegenüber dem Übertragungselement schwenkbar gehalten sind.

Bevorzugt sind beide Lenkstangen mit ihren äußeren Enden jeweils über einen Spurhebel mit dem jeweiligen um eine Hochachse schwenkbaren Achskörper des Kraftfahrzeugs verbunden.

In bevorzugter konkreter Ausgestaltung umfasst die Antriebseinheit eine um die Rotationsachse AR angetriebene Abtriebswelle, die über eine formschlüssige Verbindung mit einem Antriebszapfen des Rotations-Translations-Getriebes verbunden ist. Bevorzugt trägt der Antriebszapfen das Übertragungselement und ist in einem Gehäuseelement der Lenkeinrichtung schwenkbar gelagert. Hierbei kann der Antriebszapfen und das Übertragungselement formschlüssig miteinander verbunden sein.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 : eine herkömmliche Lenkeinrichtung und

Fig. 2a) bis 2c): verschiedene Darstellungen einer Lenkeinrichtung für ein Steer-by- wire-Lenksystem. Die Figur 1 zeigt zunächst eine herkömmliche Lenkeinrichtung 1 mit einer durchgängigen mechanischen Verbindung von einem Lenkrad 2 zu beidseitig angeordneten Spurhebeln 32, über die der jeweils verbundene Achsträger mit Rad -nicht dargestellt - in einen Spurwinkel gestellt werden kann. Der mechanische Pfad besteht dabei aus einer von dem Lenkrad 2 durch eine Bedienperson in eine Rotationbewegung versetzten Lenkwelle 4, die in ein Zahnstangengetriebe 6 übergeht, das die Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung einer als Lenkstange 14 wirkenden Spindel übersetzt. Die Lenkstange 14 ist jeweils an ihren Enden mit den Spurhebeln 32 verbunden. Weiterhin ist eine elektromechanische Lenkkraftverstärkung 50 vorgesehen, die über einen Kugel-Gewinde-Trieb eine unterstützende axiale Stellkraft auf die Lenkstange 14 aufbringen kann. Die elektromechanische Lenkkraftverstärkung 50 erfolgt abhängig von einem Sensorsignal, das einen sensierten Winkel der Lenkwelle 4 oder ein auf die Lenkwelle 4 ausgeübtes Drehmoment repräsentiert. Eine weiter detaillierte Beschreibung der herkömmlichen Lenkeinrichtung ist vorliegend nicht erforderlich.

Die Figuren 2a), 2b) und 2c) zeigen eine Lenkeinrichtung 10 für ein Steer-by-wire- Lenksystem eines Kraftfahrzeugs 52. Die Figur 2a) zeigt eine Draufsicht eines rein schematisch dargestellten Kraftfahrzeugs 52. Dargestellt ist insbesondere eine gelenkte Fahrzeugachse 54, die vorliegend die in Vorwärtsfahrtrichtung der Kraftfahrzeugs 52 vordere Achse des Kraftfahrzeugs 52 sein kann. Das Kraftfahrzeug 52 umfasst ein Steer-by-wire-Lenksystem. Auf Seiten der Fahrzeugachse 54 ist das Steer- by-wire-Lenksystem über eine Lenkeinrichtung 10 realisiert, wie nachfolgend beschrieben wird. Die Figur 2a) zeigt ferner ein Lenkrad 2 und eine Lenkwelle 4, wobei die Lenkwelle 4, anderes als bei der Lenkeinrichtung 1 der Figur 1 , nicht mechanisch mit der Fahrzeugachse 54 verbunden ist, sondern lediglich auch hier ein Sensorsignal erfasst wird, das einen Winkel der Lenkwelle 4 oder ein auf die Lenkwelle 4 ausgeübtes Drehmoment repräsentiert.

Die Figuren 2a), 2b) und 2c) werden im Folgenden im Wesentlichen unter gemeinsamer Bezugnahme beschrieben, wobei der Übersicht halber einzelne Bezugszeichen in einigen Figuren nicht dargestellt sind. Die Lenkeinrichtung 10 besteht strukturell aus einer Antriebseinheit 12, einer ersten und einer zweiten Lenkstange 14 und 16 und einem Rotations-Translations-Getriebe 18. Über die Antriebseinheit 12 kann eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse AR in das Rotations-Translations-Getriebe 18 eingeleitet werden, das zwischen der Antriebseinheit 12 und den beiden Lenkstangen 14, 16 angeordnet ist und die Rotationsbewegung über die Lenkstangen 14, 16 als Lenkbewegung auf den jeweilen Achskörper 56 des Kraftfahrzeugs 52 überträgt.

Die Antriebseinheit 12 umfasst vorliegend einen doppelt-gewickelten Elektro-Motor 22 und ein als Planetengetriebe ausgeführtes Getriebe 24. Das Planetengetriebe 24 kann ein oder mehrere Planetenstufen umfassen. Die Antriebseinheit 12 kann antriebsseitig mit dem Planetenträger der zumindest einen Planetenstufe verbunden sein. Abtriebsseitig des Planetengetriebes kann eine Sonnenradwelle über eine formschlüssige Verbindung einen Antriebszapfen 36 des Rotations-Translations-Getriebes 18 antreiben. Der Antriebszapfen 36 ist in einem Gehäuseelement 38 drehbar gelagert, wobei als Lagerung 40 eine Gleit- oder Wälzlagerung vorgesehen sein kann. Die Drehachse des Antriebszapfens 36 verläuft vorliegend koaxial zu der Rotationsachse AR.

Auf dem Antriebszapfen 36 sitzt formschlüssig ein Übertragungselement 30, das vorliegend scheibenförmig dargestellt ist, wie dies insbesondere in der Figur 2c) zu erkennen ist. An dem Übertragungselement 30 sind beide Lenkstangen 14, 16 mit ihren inneren, einander zugewandten Enden drehbar angebunden. Hierbei ist vorgesehen, dass der jeweilige Anbindungspunkt 58 auf dem Übertragungselement 30 bezogen auf die Rotationsachse AR sich diametral gegenüber liegen. Durch diese bezogen auf die Rotationsachse AR außermittige Anbindung der Lenkstangen 14, 16 an das Übertragungselement 30, und damit mittelbar an das Rotations-Translations-Getriebe 18, kann während eines Fährbetriebes die Rotationsbewegung der Antriebseinheit 12 in eine translatorische Bewegung der Lenkstangen 14, 16 übersetzt werden und die Räder unter einem Lenkwinkel gestellt werden. Die Anbindungspunkte 58 können unterschiedlich gestaltet sein, wobei vorliegend die Variante gezeigt ist, bei der die Lenkstangen 14, 16 das Übertragungselement 30 aus seitlicher Richtung beidseitig umgreifen, um eine Verbindung zu gewährleisten, die eine möglichst gleichmäßige Belastung auf das Übertragungselement 30 bringt. Bei einer anderen Variante kann jedoch vorgesehen sind, dass die Lenkstange 14, 16 auf eine Seite des Übertragungselements 30 an dieses angebunden sind. Jede der Lenkstangen 14, 16 weist zwei zu einander schwenkbare Lenkstangenabschnitte 14i , 142, 161, I62 auf. Der jeweils von dem Übertragungselement 30 entfernt angeordnete Lenkstangenabschnitt 142, 162 ist in einer Axialführung 20 geführt. Die jeweiligen Abschnitte 14i , 142 und I61, 162 der Lenkstangen 14, 16 sind über jeweils eine gelenkige Verbindung 60 miteinander schwenkbar verbunden.

Bezuqszeichenliste

1 Lenkeinrichtung

2 Lenkrad

4 Lenkwelle

6 Zahnstangengetriebe

10 Lenkeinrichtung

12 Antriebseinheit

14 erste Lenkstange

16 zweite Lenkstange

18 Rotations-T ranslations-Getriebe

20 Axialführung

22 Elektro-Motor

24 Getriebe

30 Übertragungselement

32 Spurhebel

34 Abtriebswelle

36 Antriebszapfen

38 Gehäuseelement

40 Lagerung

50 Lenkkraftverstärkung

52 Kraftfahrzeug

54 Fahrzeugachse

56 Achskörper

58 Anbindungspunkt

60 Gelenkverbindung