Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
STEERING SYSTEM OF A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/185663
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a steering system (1) of a vehicle (10), having a toothed rack (2) which can be coupled to wheels (7) of the vehicle (10) in order, by displacement of the toothed rack (2), to realize a turn-in movement of the wheels (7), a steering drive (3) for displacing the toothed rack (2), wherein the steering drive (3) has a motor unit (9) and a transmission unit (8), wherein the transmission unit (8) is coupled to the steering rack and is designed for converting a rotation of the motor unit (9) into a displacement of the toothed rack (2), wherein a force transmission element (11) acting in a form-fitting manner is provided between the motor unit (9) and the transmission unit (8), wherein the force transmission element (11) has a core element (12) and a casing element (13) surrounding the core element at least in regions, wherein the core element (12) has a higher strength than the casing element (13), wherein the core element (12) has elevation regions (14) for producing a form fit with the motor unit (9) and the transmission unit (8) and has connecting regions (15) that connect the elevation regions (14), and wherein the casing element (13) is in direct contact with the motor unit (9) and the transmission unit (8).

Inventors:
SCHOELZEL MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/056140
Publication Date:
September 23, 2021
Filing Date:
March 11, 2021
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
International Classes:
B62D5/04; F16G1/12
Foreign References:
DE102016223846A12017-06-08
DE60305429T22006-12-07
DE102016007542A12017-12-28
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche:

1. Lenksystem (1) eines Fahrzeugs (10) aufweisend

• eine Zahnstange (2), die mit Rädern (7) des Fahrzeugs (10) koppelbar ist, um durch eine Verschiebung der Zahnstange (2) ein Einschlagen der Räder (7) zu erreichen,

• einen Lenkantrieb (3) zum Verschieben der Zahnstange (2),

• wobei der Lenkantrieb (3) eine Motoreinheit (9) und eine Getriebeeinheit (8) aufweist,

• wobei die Getriebeeinheit (8) mit der Lenkstange gekoppelt ist und zum Umsetzen einer Rotation der Motoreinheit (9) in eine Verschiebung der Zahnstange (2) ausgebildet ist,

• wobei zwischen Motoreinheit (9) und Getriebeeinheit (8) ein formschlüssig wirkendes Kraftübertragungselement (11) vorgesehen ist,

• wobei das Kraftübertragungselement (11) ein Kernelement (12) und ein das Kernelement zumindest bereichsweise umschließendes Mantelelement (13) aufweist,

• wobei das Kernelement (12) eine höhere Festigkeit als das Mantelelement (13) aufweist,

• wobei das Kernelement (12) Erhebungsbereiche (14) zum Herstellen von Formschluss mit der Motoreinheit (9) und Getriebeeinheit (8) und die Erhebungsbereiche (14) verbindende Verbindungsbereiche (15) aufweist, und

• wobei das Mantelelement (13) in unmittelbarem Kontakt mit der Motoreinheit (9) und der Getriebeeinheit (8) steht.

2. Lenksystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das

Kraftübertragungselement (11) ein Zahnriemen und/oder eine Kette ist.

3. Lenksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (12) aus einzelnen Kettengliedern

(18, 19) zusammengesetzt ist. 4. Lenksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (12) die Erhebungsbereiche (14) bildende Erhebungsglieder (18) und die Verbindungsbereiche (15) bildende Verbindungsglieder (19) aufweist, wobei die Erhebungsglieder (18) und die Verbindungsglieder (19), insbesondere formschlüssig, verbunden oder einstückig ausgebildet sind.

5. Lenksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelelement (13) das Kernelement (12) vollständig umschließt.

6. Lenksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abriebfestigkeit des Kernelements (12) höher als die des Mantelelements (13) ist.

7. Lenksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelelement (13) zur Dämpfung von Geräuschen und/oder Vibrationen bei der Kraftübertragung zwischen Motoreinheit (9) und Getriebeeinheit (8) ausgebildet ist.

8. Lenksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (12) ein Kunststoff oder ein metallischer Werkstoff ist.

9. Lenksystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelelement (13) ein Kunststoff, insbesondere ein Elastomer, ist.

10. Fahrzeug (10) aufweisend ein Lenksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Lenksystem eines Fahrzeugs

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem eines Fahrzeugs. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, umfassend ein derartiges Lenksystem.

Aus dem Stand der Technik sind Lenksysteme für Fahrzeuge bekannt. Üblicherweise wird eine Zahnstange verwendet, die über Spurstangen mit Rädern koppelbar ist, so dass ein Verschieben der Zahnstange zu einem Einschlagen der Räder führt. Die Zahnstange kann durch ein Lenkrad direkt mechanisch verschoben werden, zusätzlich ist ein Lenkunterstützungssystem bekannt. Ein solches System zeigt beispielsweise die DE 102016007542 A1. Ein Motor treibt über einen Zahnriemen ein Kugelumlaufgetriebe an, wobei das Kugelumlaufgetriebe ebenfalls auf die Zahnstange einwirkt. Somit kann eine Lenkkraft eines Fahrers des Fahrzeugs verringert werden, indem ein Teil der zum Lenken notwendigen Kraft durch das Unterstützungssystem aufgebracht wird.

Ermöglicht das Fahrzeug ein automatisiertes Fahren, insbesondere ein hochautomatisiertes Fahren, so wird eine Lenkkraft nicht mehr zwangsläufig durch den Fahrer aufgebracht, sondern teilweise oder vollständig durch das Unterstützungssystem. Dabei muss in jedem Fall sichergestellt sein, dass das Fahrzeug ordnungsgemäß lenkbar ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lenksystem eines Fahrzeugs bereitzustellen, das bei einfacher und kostengünstiger Herstellung und Montage eine sichere und zuverlässige Lenkung des Fahrzeugs ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. Die Aufgabe wird somit gelöst durch ein Lenksystem eines Fahrzeugs, das eine Zahnstange und einen Lenkantrieb aufweist. Die Zahnstange ist mit Rädern des Fahrzeugs koppelbar, um durch eine Verschiebung der Zahnstange ein Einschlagen der Räder zu erreichen. Insbesondere ist die Zahnstange dazu unmittelbar mit Spurstangen verbindbar, wobei die Spurstangen wiederum unmittelbar mit den Rädern des Fahrzeugs gekoppelt sind. Die Zahnstange kann somit durch ein Verschieben ein Einschlagen der Räder und damit ein Lenken des Fahrzeugs ermöglichen. Der Lenkantrieb ist zum Verschieben der Zahnstange ausgebildet.

Es ist vorgesehen, dass der Lenkantrieb eine Motoreinheit und eine Getriebeeinheit aufweist. Die Getriebeeinheit ist mit der Lenkstange gekoppelt und zum Umsetzen der Rotation der Motoreinheit in eine Verschiebung der Zahnstange ausgebildet. Insbesondere handelt es sich bei der Getriebeeinheit um ein Kugelumlaufgetriebe. Zwischen Motoreinheit und Getriebeeinheit ist ein formschlüssig wirkendes Kraftübertragungselement vorgesehen. Somit kann von der Motoreinheit ein Drehmoment auf die Getriebeeinheit übertragen werden. Dies ermöglicht ein Rotieren eines Teilbereichs der Getriebeeinheit, wobei besagte Rotation in eine Translation der Zahnstange umsetzbar ist. Dadurch kann mittels des Lenkantriebs ein Verschieben der Zahnstange und damit ein Lenken des Fahrzeugs erreicht werden.

Das Kraftübertragungselement weist ein Kernelement und ein das Kernelement zumindest bereichsweise umschließendes Mantelelement auf. Das Kernelement hat eine höhere Festigkeit als das Mantelelement. Außerdem ist vorgesehen, dass das Kernelement Erhebungsbereiche aufweist, die zum Herstellen des Formschlusses mit der Motoreinheit und der Getriebeeinheit ausgebildet sind. Insbesondere dient der Erhebungsbereich zum Eingreifen zwischen zwei Zähnen eines Zahnrads der Motoreinheit oder Getriebeeinheit, so dass besagter Formschluss hergestellt werden kann. Außerdem weist das Kernelement die Erhebungsbereiche verbindende Verbindungsbereiche auf. In unmittelbarem Kontakt mit der Motoreinheit und der Getriebeeinheit steht das Mantelelement. Mantelelement und Kernelement sind somit aus unterschiedlichen Materialien gefertigt, wobei durch das Kernelement sichergestellt ist, dass jederzeit ein Formschluss zu der Motoreinheit und zu der Getriebeeinheit vorhanden ist. Aufgrund der gegenüber dem Mantelelement erhöhten Festigkeit ist somit zumindest ein Notbetrieb möglich, selbst wenn das Mantelelement verschlissen oder anderweitig abgetragen oder beschädigt ist. Somit kann stets eine Lenkkraft aufgebracht werden, da der Lenkantrieb jederzeit in der Lage ist, die Zahnstange zu verschieben. Das Mantelelement kann insbesondere aus einem identischen Material hergestellt werden, wie für herkömmliche Kraftübertragungselemente verwendet, so dass für einen Benutzer im normalen Betrieb keinerlei Unterschied in seiner Wahrnehmung entsteht. Das Mantelelement kann das Kernelement aber auch nur teilweise umschließen.

Bei dem Kraftübertragungselement handelt es sich insbesondere um einen Zahnriemen und/oder eine Kette. Insbesondere im Falle eines Zahnriemens besteht grundsätzlich die Möglichkeit, dass sich einzelne oder mehrere Zähne abscheuern oder dass eine sonstige Beschädigung der Zähne des Zahnriemens erfolgt. In diesem Fall wäre ein Formschluss nicht mehr zwingend gegeben, so dass eine Kraftübertragung zwischen Lenkantrieb und Zahnstange nicht zuverlässig gewährleistet werden könnte. Durch die Verwendung des Kernelements mit höherer Festigkeit als das Mantelelement ist ein vollständiges Abscheuern der Zähne des Zahnriemens verhindert. Somit verbleibt jederzeit die Möglichkeit des Formschlusses zwischen Zahnriemen und Motoreinheit sowie zwischen Zahnriemen und Getriebeeinheit. Selbiges gilt für die Ausgestaltung des Kraftübertragungselements als Kette. Auch hier kann der Erhebungsbereich des Kernelements jederzeit dafür sorgen, dass eine zuverlässige formschlüssige Verbindung zu Zahnrädern der Motoreinheit und der Getriebeeinheit herstellbar ist. Die Ausgestaltung des Kraftübertragungselements als Zahnriemen und/oder Kette ist insbesondere vorteilhaft zum Verringern von Vibrationen und/oder zum Dämpfen von Geräuschen während des Betriebs des Lenksystems.

Das Kernelement ist vorteilhafterweise aus einzelnen Kettengliedern zusammengesetzt. Somit ist das Kettenelement eigenständig in der Lage, eine Kraftübertragung zwischen der Motoreinheit und der Getriebeeinheit sicherzustellen. Das Kernelement kann somit einen Notbetrieb sicherstellen, selbst wenn das Mantelelement vollständig verschlissen und/oder abgetragen und/oder zerstört ist. Die einzelnen Kettenglieder lassen insbesondere durch Formschluss untereinander verbinden.

Besonders vorteilhaft sind Erhebungsglieder und Verbindungsglieder vorgesehen. Das Kernelement weist somit die Erhebungsbereiche bildende Erhebungsglieder auf. Ebenso weist das Kernelement die Verbindungsbereiche bildende Verbindungsglieder auf. Die Erhebungsglieder und die Verbindungsglieder sind besonders bevorzugt formschlüssig verbunden. Alternativ lassen sich die Erhebungsglieder und die Verbindungsglieder auch derart ausgestalten, dass diese einstückig ausgebildet sind.

Das Mantelelement umschließt das Kernelement vorteilhafterweise vollständig. Insbesondere ist das Mantelelement zur Formgebung des Kraftübertragungselements ausgebildet. Das Kernelement ist somit insbesondere vollständig in das Mantelelement eingebettet. In einem normalen Betrieb ist insbesondere vorgesehen, dass keinerlei Kontakt zwischen der Motoreinheit und dem Kernelement sowie der Getriebeeinheit und dem Kernelement auftritt. Vielmehr ist lediglich Kontakt zwischen dem Mantelelement und der Getriebeeinheit sowie der Motoreinheit vorhanden.

Bevorzugt ist eine Abriebfestigkeit des Kernelements höher als die des Mantelelements. Somit ist insbesondere ein vollständiger Abrieb des Kraftübertragungselements verhindert, wodurch jederzeit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Kraftübertragungselement und der Motoreinheit sowie der Getriebeeinheit vorhanden ist. Damit ist eine Aufbringung einer Lenkkraft durch den Lenkantrieb jederzeit ermöglicht.

Das Mantelelement ist vorteilhafterweise zur Dämpfung von Geräuschen und/oder Vibrationen bei der Kraftübertragung zwischen Motoreinheit und Getriebeeinheit ausgebildet. Somit ist insbesondere ein vibrationsarmer und geräuscharmer Betrieb des Lenksystems ermöglicht. Gleichzeitig ist für einen Benutzer des Lenksystems oder des Fahrzeugs erkennbar, dass das Kraftübertragungselement beschädigt ist. In diesem Fall erfolgt zunächst eine Beschädigung, insbesondere ein Abrieb, des Mantelelements, so dass die dämpfenden Eigenschaften des Kraftübertragungselements nicht mehr vorhanden sind. Somit ändert sich das Betriebsverhalten des Lenksystems hinsichtlich Vibrationen und Geräusch, was von einem Benutzer erkennbar ist. Dennoch ist auch in einem solchen Fall die Funktion des Lenksystems jederzeit gewährleistet.

Das Kernelement ist bevorzugt aus einem Kunststoff gebildet. Der Kunststoff ist bevorzugt homogen. Alternativ kann der Kunststoff bevorzugt aus mehreren Komponenten bestehen. Insbesondere können festigkeitsverstärkende Maßnahmen vorgesehen sein. So ist vorteilhaft, wenn der Kunststoff faserverstärkt ist. Alternativ ist das Kernelement aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Insbesondere weisen der Kunststoff und der metallische Werkstoff eine hohe mechanische Festigkeit auf. Besagte Festigkeit ist höher als diejenige des Mantelelements, wobei das Kernelement insbesondere nur hinsichtlich einer hohen mechanischen Festigkeit ausgelegt ist, nicht jedoch hinsichtlich anderer Eigenschaften wie Geräuschdämpfung und/oder Vibrationsdämpfung optimiert sein muss. Durch die entsprechende Ausbildung des Kernelements als robustes Bauteil, ist eine Funktionsfähigkeit des Lenksystems jederzeit gewährleistet, da ein Formschluss zwischen Motoreinheit und Getriebeeinheit jederzeit vorhanden ist.

Das Mantelelement ist bevorzugt aus einem Kunststoff gefertigt. Der Kunststoff ist insbesondere ein Elastomer. Somit lassen sich insbesondere die zuvor beschriebenen geräuschdämpfenden und/oder vibrationsdämpfenden Eigenschaften erreichen. Besonders bevorzugt kann das Mantelelement ein herkömmliches Material zur Fertigung von Zahnriemen sein.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug. Das Fahrzeug weist ein Lenksystem wie zuvor beschrieben auf. Somit ist eine Lenkung des Fahrzeugs jederzeit durch den Lenkantrieb möglich. Damit kann das Fahrzeug insbesondere zum zuverlässigen hochautomatisierten Fahren verwendet werden.

Besonders vorteilhaft ist das Lenksystem ein steer-by-wire System. Bei solchen Systemen sind keine mechanischen Verbindungen zwischen einem Lenkrad und den zu lenkenden Rädern des Fahrzeugs vorhanden. Insbesondere ist keine mechanische Verbindung zwischen der Zahnstange und dem Lenkrad vorhanden. Ein Lenken der Räder des Fahrzeugs erfolgt allein mittels Verschieben der Zahnstange durch den Lenkantrieb. Durch das zuvor beschriebene Kraftübertragungselement ist sichergestellt, dass diese Möglichkeit der Lenkung jederzeit gewährleistet ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 2 eine schematische Ansicht eines Lenksystems des Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Figur 3 eine schematische Ansicht eines Kraftübertragungselements des Lenksystems des Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Figur 4 eine schematische Ansicht einer alternative Ausgestaltung des

Kraftübertragungselements des Lenksystems des Fahrzeugs gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Fahrzeug 1 weist ein Lenksystem 1 auf. Das Lenksystem 1 wiederum weist eine Zahnstange 2 und einen Lenkantrieb 3 auf. Die Zahnstange 2 ist über Spurstangen 20 mit Rädern 7 des Fahrzeugs 10 gekoppelt, so dass eine Verschiebung der Zahnstange 2 in Fahrzeugquerrichtung zu einem Einschlagen der Räder 7 führt. Auf diese Weise ist eine Lenkung des Fahrzeugs 10 ermöglicht.

Ein Verschieben der Zahnstange 2 kann einerseits durch den Lenkantrieb 3, andererseits durch eine Lenksäule 5 und ein daran befestigtes Lenkrad 6 erfolgen. Wird vom Fahrer eine Lenkbewegung auf das Lenkrad 6 aufgebracht, so wird diese Rotation über die Lenksäule 5 und ein Lenkgetriebe 4 auf die Zahnstange 2 übertragen, so dass eine Verschiebung der Zahnstange 2 erfolgt. Dies führt zu einem Lenken des Fahrzeugs 10. Zur Unterstützung des Fahrers während des Lenkvorgangs bringt außerdem der Lenkantrieb 3 eine Kraft auf die Zahnstange 2 auf, die den Lenkwunsch des Fahrers unterstützt. Somit muss am Lenkrad 6 ein geringeres Drehmoment aufgebracht werden, als zum Bewegen der Räder 7 notwendig wäre. Vielmehr übernimmt ein Teil der notwendigen Arbeit der Lenkantrieb 3.

In automatisiert fahrenden Fahrzeugen oder hochautomatisiert fahrenden Fahrzeugen kann auf Lenkrad 6, Lenksäule 5 und Lenkgetriebe 4 verzichtet werden oder das Lenkrad 6 kann in eine weggeklappte und vom Fahrer nicht unmittelbar erreichbare Position gebracht werden. In einem solchen Zustand kann der Lenkantrieb 3 allein die Lenkung des Fahrzeugs 10 übernehmen, indem entsprechende Verschiebungen der Zahnstange 2 generiert werden. Auch kann in einer bevorzugten Ausgestaltung gänzlich auf die Lenksäule 5 verzichtet werden, wobei ein steer-by-wire System ausgebildet ist. In diesem Fall werden Lenkeingaben an dem Lenkrad 6 mittels Sensoren abgegriffen und als Ansteuersignale an den Lenkantrieb 3 übertragen. Die Lenkung des Fahrzeugs 10 findet somit allein durch Verschieben der Zahnstange 2 mittels des Lenkantriebs 3 statt. Ein direktes Bewegen der Zahnstange 2 ist aufgrund der fehlenden mechanischen Verbindung zwischen Zahnstange 2 und Lenkrad 6 nicht möglich und nicht vorgesehen.

Figur 2 zeigt schematisch das Lenksystem 1 des Fahrzeugs 10. Das Lenksystem 1 umfasst neben der Zahnstange 2 den Lenkantrieb 3, wobei der Lenkantrieb 3 zum Verschieben der Zahnstange 2 ausgebildet ist. Der Lenkantrieb 3 wiederum weist eine Getriebeeinheit 8 und eine Motoreinheit 9 auf. Die Getriebeeinheit 8 ist insbesondere ein Kugelumlaufgetriebe und dient zum Umsetzen einer Rotation der Motoreinheit 9 in eine Translation der Gewindestange 2.

Eine Kraftübertragung zwischen Motoreinheit 9 und Getriebeeinheit 8 findet über ein Kraftübertragungselement 11 statt. Das Kraftübertragungselement 11 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Zahnriemen, der sich zwischen zwei Zahnrädern 16 erstreckt, wobei jeweils eines der Zahnräder 16 Teil der Motoreinheit 9 sowie Teil der Getriebeeinheit 8 ist. In einer alternativen Ausgestaltung könnte anstatt des Zahnriemens auch eine Kette oder ein anderes formschlüssiges Kraftübertragungselement verwendet werden.

Das Kraftübertragungselement 11 ist derart ausgelegt, dass einerseits ein ruhiger und vibrationsarmer Lauf erreicht ist. Somit ist der Betrieb des Lenkantriebs 3 vibrationsarm und geräuscharm. Andererseits ist das Kraftübertragungselement 11 ausgelegt, eine sichere und zuverlässige Kraftübertragung zwischen Motoreinheit 9 und Getriebeeinheit 8 sicherzustellen, indem jederzeit ein Formschluss zu den Zahnrädern 16 der Motoreinheit 9 und der Getriebeeinheit 8 vorhanden ist. Insbesondere ist ein vollständiger Abrieb der Zähne des als Zahnriemen ausgebildeten Kraftübertragungselements 11 verhindert. Somit ist insbesondere der Vorteil von herkömmlichen Zahnriemen, insbesondere Laufruhe und Vibrationsdämpfung, vorhanden, wobei zusätzlich eine zuverlässige Kraftübertragung zwischen Motoreinheit 9 und Getriebeeinheit 8 vorhanden ist. Damit eignet sich das Kraftübertragungselement 11 insbesondere zur Verwendung in Fahrzeugen mit automatisierten oder hochautomatisierten Fahrmodi, da jederzeit sichergestellt ist, dass der Lenkantrieb 9 das Fahrzeug 10 lenken kann.

Figur 3 zeigt eine Ausgestaltung des Kraftübertragungselements 11 in Form eines Zahnriemens. Zusätzlich ist schematisch ein entsprechendes Zahnrad 16 dargestellt. Das Zahnrad 16 weist mehrere Zähne auf, wobei ein Formschluss des Kraftübertragungselements 11 zu besagten Zähnen 17 vorhanden ist.

Das Kraftübertragungselement 11 weist ein Kernelement 12 sowie ein Mantelelement 13 auf, wobei das Mantelelement 13 das Kernelement 12 zumindest abschnittsweise umgibt. In der in Figur 3 gezeigten Ausgestaltung umgibt das Mantelelement das Kernelement 12 nur teilweise. Bei dem Kernelement 12 handelt es sich insbesondere um ein Bauteil mit höherer Festigkeit als des Mantelelements 13. Das Mantelelement 13 ist insbesondere ein Elastomer oder ein anderer Kunststoff, wobei das Mantelelement 13 zur Vibrationsdämpfung und/oder zur Schwingungsdämpfung ausgebildet ist. Insbesondere ist das Mantelelement 13 aus einem herkömmlichen Material für Zahnriemen gefertigt. Somit ist die beschriebene Laufruhe und Vibrationsärme erreicht.

Durch die Verwendung des Kernelements 12, das insbesondere aus einem metallischen Werkstoff oder aus Kunststoff gefertigt ist und das eine höhere Festigkeit als das Mantelelement 13 aufweist, ist stets eine zuverlässige formschlüssige Verbindung zu dem Zahnrad 16 erreicht. Dazu weist das Kernelement 12 Erhebungsbereiche 14 und Verbindungsbereiche 15 auf, wobei die Erhebungsbereiche 14 zwischen die Zähne 17 des Zahnrads 16 eingreifen und somit den Formschluss sicherstellen. Die Verbindungsbereiche 15 dienen zum Verbinden der einzelnen Erhebungsbereiche 14. Bei der Auslegung des Kernelements 12 kann Laufruhe und/oder Vibrationsärme insbesondere vollständig unberücksichtigt bleiben, so dass lediglich eine hohe Festigkeit vorhanden ist. Sollte das Mantelelement 13 beschädigt werden und/oder abgerieben werden und/oder anderweitig verschlissen sein, so kann zumindest ein Notbetrieb durch das Kernelement 12 weiterhin gewährleistet werden. Insbesondere ist ein vollständiger Abrieb der Zähne des als Zahnriemen ausgebildeten Kraftübertragungselements 11 verhindert, da zumindest die Erhebungsbereiche 14 des Kernelements 12 bestehen bleiben. Die Erhebungsbereiche 14 und die Verbindungsbereiche 15 können insbesondere durch dasselbe Bauteil oder durch verschiedene Bauteile gebildet sein.

Figur 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Kraftübertragungselements 11, wobei in der in Figur 4 gezeigten alternativen Ausgestaltung das Kernelement 12 durch eine Kette gebildet ist. Das Mantelelement 13 umgibt das Kernelement 12 vollständig und dient insbesondere außerdem zur finalen Formgebung des Kraftübertragungselements 11 als Zahnriemen. Das als Kette ausgebildete Kernelement 12 ist somit im normalen Betrieb des Kraftübertragungselements 11 nicht sichtbar.

Das Kernelement 12 weist Erhebungsglieder 18 auf, die die Erhebungsbereiche 14 bilden. Außerdem weist das Kernelement 12 Verbindungsglieder 19 auf, die die Verbindungsbereiche 15 bilden. Die Erhebungsglieder 18 und die Verbindungsglieder 19 sind vorteilhafterweise formschlüssig verbunden und bilden insbesondere eine Kette. Alternativ können die Verbindungsglieder 19 und Erhebungsglieder 18 auch einstückig ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft sind die Verbindungsglieder 19 und die Erhebungsglieder 18 aus einem metallischen Werkstoff gefertigt.

Tritt ein Verschleiß an dem Mantelelement 13 auf, so können zumindest die Erhebungsglieder 18 einen Formschluss zu den entsprechenden Zahnrädern 16 sicherstellen, während die Verbindungsglieder 19 eine zuverlässige Verbindung der Erhebungsglieder 18 ermöglichen. Dadurch ist jederzeit ein Formschluss zwischen Motoreinheit 9 und Getriebeeinheit 8 vorhanden, so dass der Lenkantrieb 3 jederzeit eine Lenkung des Fahrzeugs 10 sicherstellen kann. Ist das Mantelelement 13 hingegen nicht verschlissen und wie vorgesehen vorhanden, so kann das Mantelelement 13 Vibrationen und/oder Geräusche dämpfen, wodurch sich dieselben Vorteile wie bei herkömmlichen Zahnriemen ergeben. Ein Fahrer des Fahrzeugs 10 kann ein Verschleiß und/oder eine Beschädigung des Mantelelements 13 erkennen, da in diesem Fall die besagten dämpfenden Eigenschaften nicht mehr gegeben sind, so dass sich der Betrieb des Lenkantriebs 3 hinsichtlich Geräusch und Vibration verändert.

Zusammenfassend ermöglicht die Erfindung somit in einem Normalbetrieb, dass das Mantelelement 13 denselben Betriebszustand einstellt wie herkömmliche Zahnriemen. Allerdings ist ein vollständiger Abrieb der Zähne des Zahnriemens, wie dies im Stand der Technik auftreten kann, aufgrund des Kernelements 12 verhindert, so dass das Kernelement 12 zumindest einen Notbetrieb des Lenkantriebs 3 erstellen kann. Alternativ kann das gesamte Kraftübertragungselement 11 anstatt die Form eines Zahnriemens auch die Form einer Kette aufweisen. Auch in diesem Fall ist vorgesehen, dass die Erhebungsbereiche 14 in Zahnzwischenräume zwischen den Zähnen 17 der Zahnräder 16 eingreifen und dadurch einen Formschluss sicherstellen.

Durch die entsprechende Ausgestaltung des Kraftübertragungselements 11 ist erreichbar, dass der Lenkantrieb 3 durchgängig eine Lenkung des Fahrzeugs 10 sicherstellen kann. Somit eignet sich der Lenkantrieb 3 und das Lenksystem 1 für Fahrzeuge 10, die automatisierte oder hochautomatisierte Fahrmodi aufweisen. Auch eignen sich der Lenkantrieb 3 und das Lenksystem 1 insbesondere für Fahrzeuge 10, die mit einem steer-by-wire System ausgestattet sind und keine mechanische Verbindung zwischen Zahnstange 2 und Lenkrad 6, d.h. insbesondere keine Lenksäule 5, aufweisen.

Bezugszeichenliste:

1 Lenksystem

2 Zahnstange

3 Lenkantrieb

4 Lenkgetriebe

5 Lenksäule

6 Lenkrad

7 Rad

8 Getriebeeinheit

9 Motoreinheit

10 Fahrzeug

11 Kraftübertragungselement

12 Kernelement

13 Mantelelement

14 Erhebungsbereich

15 Verbindungsbereich

16 Zahnrad

17 Zahn

18 Erhebungsglied

19 Verbindungsglied

20 Spurstange