BE1031011B1 - Steering system for a motor vehicle and method for operating a steering system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkhandhabe, einen mit der Lenkhandhabe gekuppelten elektrischen Feedback-Motor (2), der ausgebildet ist zur Erzeugung eines auf die Lenkhandhabe wirkenden Feedback-Moments, und der an eine elektrische Steuereinheit (5) angeschlossen und von dieser ansteuerbar ist. Um einen erhöhten Bedienungskomfort im Ruhezustand des Fahrzeugs mit geringerem Aufwand zu ermöglichen, schlägt die Erfindung vor, dass mit der Lenkhandhabe eine elektrische Bremseinrichtung (7) gekuppelt ist, die ausgebildet ist zur Erzeugung eines auf die Lenkhandhabe wirkenden Bremsmoments, und dass der Feedback-Motor (2) in einen Generatorbetrieb bringbar ist, in dem er bei einer Betätigung der Lenkhandhabe einen Generatorstrom erzeugt, durch den die Bremseinrichtung (7) ansteuerbar ist.The present invention relates to a steering system (1) for a motor vehicle, comprising a steering handle mounted so as to be rotatable about a longitudinal axis, an electric feedback motor (2) coupled to the steering handle, which is designed to generate a feedback torque acting on the steering handle, and which is connected to an electric control unit (5) and can be controlled by the latter. In order to enable increased operating comfort when the vehicle is at rest with less effort, the invention proposes that an electric braking device (7) is coupled to the steering handle, which is designed to generate a braking torque acting on the steering handle, and that the feedback motor (2) can be put into generator mode in which it generates a generator current when the steering handle is actuated, by which the braking device (7) can be controlled.
Description
t BE2022/5895tBE2022/5895
Lenksystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines LenksystemsSteering system for a motor vehicle and method for operating a steering system
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine um eine Längs- achse drehbar gelagerte Lenkhandhabe, einen mit der Lenkhandhabe gekuppelten elektrischenThe invention relates to a steering system for a motor vehicle, comprising a steering handle mounted so as to be rotatable about a longitudinal axis, an electric
Feedback-Motor, der ausgebildet ist zur Erzeugung eines auf die Lenkhandhabe wirkendenFeedback motor designed to generate a force acting on the steering handle
Feedback-Moments, und der an eine elektrische Steuereinheit angeschlossen und von dieser ansteuerbar ist, wobei mit der Lenkhandhabe eine elektrische Bremseinrichtung gekuppelt ist, die ausgebildet ist zur Erzeugung eines auf die Lenkhandhabe wirkenden Bremsmoments, und dass der Feedback-Motor in einen Generatorbetrieb bringbar ist, in dem er bei einer Betätigung der Lenkhandhabe einen Generatorstrom erzeugt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Lenksystems.Feedback torque, and which is connected to an electrical control unit and can be controlled by it, wherein an electrical braking device is coupled to the steering handle, which is designed to generate a braking torque acting on the steering handle, and that the feedback motor can be put into generator mode in which it generates a generator current when the steering handle is actuated. The invention further relates to a method for operating such a steering system.
Steer-by-Wire-Lenksysteme für Kraftfahrzeuge können manuelle Lenkbefehle des Fahrers wie konventionelle mechanische Lenkungen durch Drehung einer Lenkhandhabe, beispielsweise eines Lenkrades, entgegennehmen, welches am fahrerseitigen, hinteren Ende einer drehbar in der Lenksäule gelagerten Lenkspindel angebracht ist. Die Lenkhandhabe ist jedoch nicht wie bei einem konventionellen Lenksystem mechanisch über eine Lenkwelle und ein Lenkgetriebe mit den zu lenkenden Rädern verbunden, sondern wirkt mit Drehwinkel- bzw. Drehmoments- ensoren zusammen, die den eingebrachten Lenkbefehl erfassen und daraus ein elektrischesSteer-by-wire steering systems for motor vehicles can receive manual steering commands from the driver like conventional mechanical steering systems by turning a steering handle, for example a steering wheel, which is attached to the driver's rear end of a steering spindle that is rotatably mounted in the steering column. However, the steering handle is not mechanically connected to the wheels to be steered via a steering shaft and a steering gear, as in a conventional steering system, but works together with angle of rotation or torque sensors that record the steering command and convert it into an electrical
Steuersignal erzeugen, und an einen elektromotorischen Lenksteller abgeben, der mittels eines elektrischen Stellantriebs einen dem Lenkbefehl entsprechenden Lenkeinschlag der Räder ein- stellt.Generate a control signal and transmit it to an electromotoric steering actuator, which uses an electric actuator to set the steering angle of the wheels in accordance with the steering command.
Durch die fehlende mechanische Kopplung erhält der Fahrer bei Steer-by-Wire-Systemen von den gelenkten Rädern keine unmittelbare physische Rückmeldung über den Lenkstrang, wel- che bei konventionellen mechanisch gekoppelten Lenkungen als Reaktions- bzw. Rückstellmo- ment in Abhängigkeit von der Fahrbahnbeschaffenheit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem ak- tuellen Lenkwinkel und weiterer Betriebszustände auf die Lenkhandhabe zurück übertragen wird.Due to the lack of mechanical coupling, the driver of steer-by-wire systems does not receive any direct physical feedback from the steered wheels via the steering line, which in conventional mechanically coupled steering systems is transmitted back to the steering handle as a reaction or restoring torque depending on the road surface condition, the vehicle speed, the current steering angle and other operating conditions.
Zur Erzeugung eines realistischen Fahrgefühls ist es im Stand der Technik bekannt, aus einer tatsächlichen momentanen Fahrsituation Parameter wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkwinkel,In order to create a realistic driving experience, it is known in the state of the art to calculate parameters such as vehicle speed, steering angle,
? BE2022/5895? BE2022/5895
Lenkungs-Reaktionsmoment und dergleichen zu erfassen oder in einer Simulation zu berech- nen, und aus diesen ein Rückkopplungs-Signal zu bilden, welches in einen Feedback-Aktuator eingespeist wird. Der Feedback-Aktuator weist einen elektrischen Feedback-Motor auf, der ab- hängig vom Rückkopplungs-Signal ein dem realen Reaktionsmoment entsprechendes Rück- stellmoment oder Feedback-Moment in die Lenkhandhabe einkoppelt. Dadurch kann der Ein- druck einer realen Fahrsituation wie bei einer konventionellen Lenkung erzeugt werden, was eine intuitive Reaktion erleichtert. Der Feedback-Motor kann eine mit der Lenkhandhabe ver- bundene, in der Lenksäule drehbar gelagerte Lenkwelle antreiben.To record steering reaction torque and the like or to calculate them in a simulation, and from these to form a feedback signal which is fed into a feedback actuator. The feedback actuator has an electric feedback motor which, depending on the feedback signal, couples a restoring torque or feedback torque into the steering handle that corresponds to the real reaction torque. This can create the impression of a real driving situation as with conventional steering, which facilitates an intuitive reaction. The feedback motor can drive a steering shaft connected to the steering handle and mounted so that it can rotate in the steering column.
Bei einer konventionellen Lenkung wird die Lenkhandhabe beim Stillstand des Fahrzeugs durch die Haftreibung zwischen den gelenkten Rädern und der Fahrbahn in seiner Verstellposition ge- halten und gestützt, so dass sich eine Person beim Ein- und Aussteigen am Lenkrad abstützen und festhalten kann. Wenn der Feedback-Motor im Ruhezustand des Fahrzeugs abgeschaltet ist, liegt kein aktives Feedback-Moment an, und die Lenkhandhabe ist im Prinzip frei drehbar.With conventional steering, the steering handle is held and supported in its adjustment position when the vehicle is stationary by the static friction between the steered wheels and the road, so that a person can support themselves and hold on to the steering wheel when getting in and out. If the feedback motor is switched off when the vehicle is at rest, there is no active feedback moment and the steering handle can in principle rotate freely.
Dadurch kann das Problem auftreten, dass beim Versuch einer Person, sich wie gewohnt abzu- stützen oder festzuhalten, sich die Lenkhandhabe leicht wegdreht und keinen Halt bietet, was als unkomfortabel empfunden werden kann. Um den von konventionellen Lenkungen gewohn- ten Komfort dennoch zu ermöglichen, kann eine zusätzliche Bremsung oder Verriegelung derThis can lead to the problem that when a person tries to support themselves or hold on as usual, the steering handle turns slightly away and does not offer any support, which can be perceived as uncomfortable. In order to still provide the comfort that is usual with conventional steering, additional braking or locking of the
Lenksäule durch eine elektrische Bremseinrichtung oder ein elektromechanisches Lenkrad- schloss vorgesehen sein, wodurch im Ruhezustand ein Bremsmoment auf die Lenkwelle aus- geübt werden kann. Derartige Anordnungen, die beispielsweise in der EP 3 106 356 A1 be- schrieben sind, erfordern jedoch zusätzlichen Aufwand. Außerdem ist zur Aktivierung der be- kannten elektrischen Bremsenrichtungen eine elektrische Stromversorgung erforderlich.Steering column can be provided with an electric braking device or an electromechanical steering wheel lock, whereby a braking torque can be exerted on the steering shaft in the resting state. However, such arrangements, which are described for example in EP 3 106 356 A1, require additional effort. In addition, an electrical power supply is required to activate the known electric braking devices.
Eine Lenksäule der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 10 2019 101 811 A1, der DE 100 51 187 A1, oder der DE 10 2017 201 207 A1 bekannt.A steering column of the type mentioned above is known, for example, from DE 10 2019 101 811 A1, DE 100 51 187 A1, or DE 10 2017 201 207 A1.
Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Er- findung, einen erhöhten Bedienungskomfort im Ruhezustand des Fahrzeugs mit geringeremIn view of the problems explained above, it is an object of the present invention to provide increased operating comfort when the vehicle is at rest with less
Aufwand zu ermöglichen.effort to enable.
Darstellung der ErfindungDescription of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Lenksystem mit den Merkmalen des An- spruchs 1 und das Verfahren gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved according to the invention by the steering system with the features of claim 1 and the method according to claim 8. Advantageous further developments emerge from the subclaims.
9 BE2022/58959 BE2022/5895
Bei einem Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine um eine Längsachse drehbar ge- lagerte Lenkhandhabe, einen mit der Lenkhandhabe gekuppelten elektrischen Feedback-Motor, der ausgebildet ist zur Erzeugung eines auf die Lenkhandhabe wirkenden Feedback-Moments, und der an eine elektrische Steuereinheit angeschlossen und von dieser ansteuerbar ist, wobei mit der Lenkhandhabe eine elektrische Bremseinrichtung gekuppelt ist, die ausgebildet ist zurIn a steering system for a motor vehicle, comprising a steering handle mounted so as to be rotatable about a longitudinal axis, an electric feedback motor coupled to the steering handle, which is designed to generate a feedback torque acting on the steering handle, and which is connected to an electric control unit and can be controlled by the latter, wherein an electric braking device is coupled to the steering handle, which is designed to
Erzeugung eines auf die Lenkhandhabe wirkenden Bremsmoments, und wobei der Feedback-Generation of a braking torque acting on the steering handle, and wherein the feedback
Motor in einen Generatorbetrieb bringbar ist, in dem er bei einer Betätigung der Lenkhandhabe einen Generatorstrom erzeugt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bremseinrichtung durch den Generatorstrom ansteuerbar ist, um die Drehung der Lenkhandhabe zu blockieren.Motor can be put into generator operation in which it produces a generator current when the steering handle is actuated, the invention provides that the braking device can be controlled by the generator current in order to block the rotation of the steering handle.
Im normalen Fahrbetrieb befindet sich der Feedback-Motor in einem Aktuatorbetrieb, bei dem er von der Steuereinheit über seine Versorgungsleitungen mit elektrischem Strom beaufschlagt wird und entsprechend ein aktives Feedback-Moment erzeugt und an die Lenkhandhabe abgibt.During normal driving operation, the feedback motor is in actuator mode, in which it is supplied with electrical current from the control unit via its supply lines and accordingly generates an active feedback torque and transmits it to the steering handle.
Im Ruhezustand wird der Feedback-Motor abgeschaltet, d.h. von der Stromversorgung ge- trennt, so dass er kein aktives Feedback-Moment erzeugt.In the idle state, the feedback motor is switched off, i.e. disconnected from the power supply, so that it does not generate an active feedback moment.
Gemäß der Erfindung kann der Feedback-Motor aus dem Aktiv-Betriebsmodus im Aktuatorbe- trieb in einen Generatorbetrieb umgeschaltet werden, in dem er von der Steuereinheit nicht mehr mit Strom versorgt wird und kein Feedbackmoment mehr erzeugen kann, so dass einAccording to the invention, the feedback motor can be switched from the active operating mode in actuator mode to a generator mode in which it is no longer supplied with power by the control unit and can no longer generate a feedback torque, so that a
Passiv-Betriebsmodus realisiert ist.Passive operating mode is realized.
Als Feedback-Motor wird bevorzugt ein elektrischer Motortyp eingesetzt, der mit geringem Auf- wand durch mechanisch angetriebene Drehung der Motorwelle zur Stromerzeugung betrieben werden kann, beispielsweise ein permanenterregter DC- oder Dreiphasenmotor. Im erfindungs- gemäßen Generatorbetrieb wird dieser als Generator betrieben, beispielsweise als permanent- erregter Dreiphasen-Generator. Dadurch erzeugt er aus einem mechanisch in die Lenkhand- habe manuell eingegebenen Drehmoment, einem sogenannten Handmoment, in seinen Versor- gungsleitungen einen elektrischen Strom, nämlich den Generatorstrom.The feedback motor is preferably an electric motor type that can be operated with little effort to generate electricity through mechanically driven rotation of the motor shaft, for example a permanently excited DC or three-phase motor. In the generator mode according to the invention, this is operated as a generator, for example as a permanently excited three-phase generator. As a result, it generates an electric current, namely the generator current, in its supply lines from a torque that is mechanically entered manually into the steering hand, a so-called manual torque.
Der Generatorstrom wird beispielsweise durch Ausübung eines Drehmoments auf das Lenkrad erzeugt, wenn sich eine Person beim Ein- oder Aussteigen am Lenkrad festhält.The generator current is generated, for example, by exerting a torque on the steering wheel when a person holds on to the steering wheel when getting in or out.
Gemäß der Erfindung ist eine elektrische Bremseinrichtung vorgesehen, die bei einer Beauf- schlagung mit elektrischem Strom ein Bremsmoment auf die Lenkhandhabe ausübt, welches soAccording to the invention, an electric braking device is provided which, when subjected to electric current, exerts a braking torque on the steering handle, which
* BE2022/5895 groß ist, dass die Drehung der Lenkhandhabe gegen ein üblicherweise auftretendes Handmo- ment blockiert ist. Der von dem Feedback-Motor im Generatorbetrieb erzeugte Generatorstrom wird erfindungsgemäß zur Aktivierung dieser Bremseinrichtung genutzt. Durch das Zusammen- wirken des Feedback-Motors im Generatorbetrieb mit der elektrischen Bremseinrichtung kann in vorteilhafter Weise eine Art Selbsthemmung der Lenkhandhabe realisiert werden, die ohne externe Energieversorgung aktiviert werden kann. Dadurch kann ein Wegdrehen des Lenkrads wirksam verhindert werden, wenn ein Abstützen oder Festhalten beim Ein- oder Aussteigen er- folgt. Entsprechend wird der Fahr- und Bedienungskomfort erhöht.* BE2022/5895 is so large that the rotation of the steering handle is blocked against a hand torque that usually occurs. The generator current generated by the feedback motor in generator mode is used according to the invention to activate this braking device. The interaction of the feedback motor in generator mode with the electric braking device can advantageously create a type of self-locking of the steering handle that can be activated without an external power supply. This can effectively prevent the steering wheel from turning away if it is supported or held when getting in or out. Driving and operating comfort is increased accordingly.
Dadurch, dass der ohnehin vorhandene Feedback-Motor zur Erzeugung der Energie genutzt werden kann, die zur Betätigung der Bremsung oder Blockierung der Lenkhandhabe erforder- lich ist, kann die Erfindung mit geringem Aufwand realisiert werden. Darüber hinaus ist es vor- teilhaft, dass die Bremswirkung ohne externe Energiezufuhr realisiert werden kann.Because the existing feedback motor can be used to generate the energy required to activate the brakes or lock the steering handle, the invention can be implemented with little effort. In addition, it is advantageous that the braking effect can be implemented without an external energy supply.
Erfindungsgemäß ist die Bremseinrichtung ausgestaltet, um die Drehung der Lenkhandhabe zu blockieren. Dies kann dadurch erreicht werden, dass das Bremsmoment größer ist als ein übli- cherweise auf die Lenkhandhabe ausgeübtes Handmoment.According to the invention, the braking device is designed to block the rotation of the steering handle. This can be achieved by the braking torque being greater than a manual torque usually exerted on the steering handle.
Es kann vorgesehen sein, dass die Bremseinrichtung an die elektrische Steuereinheit ange- schlossen und von dieser ansteuerbar ist. Die Steuereinheit steuert im normalen Fahrbetrieb den Aktuatorbetrieb des Feedback-Motors, wobei dieser über seine Versorgungsleitungen defi- niert mit Strom beaufschlagt wird, um ein entsprechendes Feedback-Moment zu erzeugen.It can be provided that the braking device is connected to the electrical control unit and can be controlled by it. In normal driving mode, the control unit controls the actuator operation of the feedback motor, which is supplied with power in a defined manner via its supply lines in order to generate a corresponding feedback torque.
Wird das Fahrzeug in den Ruhezustand versetzt, kann die Steuereinheit des Feedback-Motor stromlos schalten, bevorzugt durch Trennung von der Stromversorgung durch das Fahrzeug-If the vehicle is put into idle mode, the control unit of the feedback motor can be de-energized, preferably by disconnecting it from the power supply through the vehicle
Bordnetz. Die Steuereinheit kann den Feedback-Motor aus dem Aktuatorbetrieb in den Genera- torbetrieb umschalten, und für eine elektrische Verbindung zur Ansteuerung der Bremseinrich- tung sorgen.On-board network. The control unit can switch the feedback motor from actuator mode to generator mode and provide an electrical connection to control the braking device.
Es kann vorteilhaft sein, dass der Feedback-Motor direkt mit der Bremseinrichtung verbindbar ist. Dabei kann der Feedback-Motor im Generatorbetrieb über seine Versorgungsleitungen elektrisch derart mit der Bremseinrichtung verbunden sein, dass allein durch Einspeisung desIt can be advantageous for the feedback motor to be directly connected to the braking device. In generator mode, the feedback motor can be electrically connected to the braking device via its supply lines in such a way that simply by feeding in the
Generatorstroms in die Bremseinrichtung eine ausreichende Bremswirkung ohne extern zuge- führte elektrische Energie ermöglicht wird. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine autonomegenerator current into the braking system, a sufficient braking effect is made possible without externally supplied electrical energy. This advantageously enables autonomous
Selbsthemmung der Lenkhandhabe realisiert, die unabhängig von einer externen Stromversor- gung ist.Self-locking of the steering handle is realized, which is independent of an external power supply.
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Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass ein elektrischer Energiespeicher mit der Brems- einrichtung verbindbar ist. Ein elektrischer Energiespeicher kann beispielsweise einen Akkumu- lator, Kondensator oder dergleichen aufweisen, der im normalen Fahrbetrieb, d.h. im Aktuator- betrieb aufgeladen werden kann. Im Generatorbetrieb kann der Energiespeicher über eine ent- sprechende Steuerung, die bevorzugt in die Steuereinheit integriert sein kann, durch einen von dem Feedback-Motor abgegebenen elektrischen Impuls mit der Bremseinrichtung verbunden werden und diese aktivieren. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass ohne einen nennenswer- ten Generatorstrom eine quasi stromlose Aktivierung der Bremseinrichtung erfolgen kann, so dass eine Bremsung oder Blockierung ohne wesentliche Drehung der Lenkhandhabe realisier- bar ist.Alternatively or additionally, it is possible for an electrical energy storage device to be connected to the braking device. An electrical energy storage device can, for example, have an accumulator, capacitor or the like, which can be charged during normal driving operation, i.e. during actuator operation. In generator operation, the energy storage device can be connected to the braking device via an appropriate control, which can preferably be integrated into the control unit, and can activate it using an electrical pulse emitted by the feedback motor. This design has the advantage that the braking device can be activated almost without any significant generator current, so that braking or blocking can be achieved without significant rotation of the steering handle.
Eine vorteilhafte Ausführung ist, dass die Bremseinrichtung einen magneto-rheologischenAn advantageous embodiment is that the braking device has a magneto-rheological
Dämpfer aufweist. Dieser Dämpfer, der gleichbedeutend auch als Magnetdämpfer bezeichnet wird, weist ein mit einem magneto-rheologischen Fluid gefülltes Dämpfergehäuse auf, in dem ein mit der Lenkhandhabe gekuppelter Rotor angeordnet ist. Mittels eines an eine Steuereinheit angeschlossenen elektrischen Magnetfeldgenerators kann fahrsituationsabhängig ein dasThis damper, which is also referred to as a magnetic damper, has a damper housing filled with a magneto-rheological fluid, in which a rotor coupled to the steering handle is arranged. By means of an electric magnetic field generator connected to a control unit, a
Dämpfergehäuse durchsetzendes Magnetfeld erzeugt werden, welches eine Erhöhung der Vis- kosität des magneto-rheologischen Fluids bewirkt, wodurch die Drehung des Rotors relativ zumA magnetic field can be generated through the damper housing, which causes an increase in the viscosity of the magneto-rheological fluid, thereby increasing the rotation of the rotor relative to the
Dämpfergehäuse gebremst oder blockiert wird. Das hat den Vorteil, dass für die Erzeugung desDamper housing is braked or blocked. This has the advantage that for the generation of the
Bremsmoments keine mechanischen Teile bewegt werden müssen, und praktisch kein Ver- schleiß auftritt. Außerdem ist für die Aktivierung des Magnetdämpfers eine relativ geringe Ener- gie erforderlich, so dass bereits der Generatorstrom zur Blockierung ausreichen kann.No mechanical parts need to be moved to achieve the braking torque and there is practically no wear. In addition, relatively little energy is required to activate the magnetic damper, so that the generator current alone can be sufficient to block it.
Es ist möglich, dass der Dämpfer ein Dämpfergehäuse aufweist, in dem ein mit der Lenkhand- habe verbundener Rotor drehbar angeordnet ist und in dem ein fließfähiges, magnetisierbareIt is possible that the damper has a damper housing in which a rotor connected to the steering hand is rotatably arranged and in which a flowable, magnetizable
Partikel aufweisendes Magnetmedium eingeschlossen ist, wobei der Dämpfer einen Magnet- feldgenerator aufweist, der ansteuerbar ist zur Erzeugung eines Magnetfelds in dem Dämpfer- gehäuse.A magnetic medium containing particles is enclosed, wherein the damper has a magnetic field generator which can be controlled to generate a magnetic field in the damper housing.
Zur praktischen Realisierung ist es möglich, dass das Lenksystem eine Lenksäule aufweist, die eine relativ zu einer Trageinheit um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkwelle aufweist, die mit einem Dämpfer zusammenwirkt, der ein an der Trageinheit festgelegtes Dämpfergehäuse aufweist, in dem ein mit der Lenkwelle verbundener Rotor drehbar angeordnet ist und in dem ein fließfähiges, magnetisierbare Partikel aufweisendes Magnetmedium eingeschlossen ist, wo- beider Dämpfer einen Magnetfeldgenerator aufweist, der ansteuerbar ist zur Erzeugung einesFor practical implementation, it is possible for the steering system to have a steering column which has a steering shaft which is mounted so as to be rotatable about a longitudinal axis relative to a support unit and which interacts with a damper which has a damper housing which is fixed to the support unit and in which a rotor connected to the steering shaft is rotatably arranged and in which a flowable magnetic medium containing magnetizable particles is enclosed, wherein the damper has a magnetic field generator which can be controlled to generate a
Magnetfelds in dem Dämpfergehäuse.magnetic field in the damper housing.
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Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Magnetmedium ein trockenes Pulver ist. Dabei wird das Magnetmedium durch ein trockenes Pulver gebildet, welches gleichbedeutend alsIt can preferably be provided that the magnetic medium is a dry powder. The magnetic medium is formed by a dry powder, which is synonymous with
Magnetpulver bezeichnet wird, welches gebildet durch magnetische oder magnetisierbare Parti- kel oder Körner, die Magnetpartikel darstellen. Das Magnetmedium weist keine flüssige Kompo- nente auf. Mit anderen Worten weist es keine Trägerflüssigkeit auf. Darin besteht ein wesentli- cher Unterschied zum Stand der Technik, bei dem das Magnetmedium in einer Trägerflüssigkeit suspendierte Magnetpartikel aufweist. Die aus Feststoff gebildeten Partikel sind als schûtt- bzw. fleBfähiges, innomogenes Feststoff-Gas-Gemenge in dem Innenraum des Dämpfergehäuses zwischen dem Rotor und der Innenwandung des Dämpfergehäuses angeordnet, wobei das Gas die atmosphärische Luft sein kann.Magnetic powder is formed by magnetic or magnetizable particles or grains that represent magnetic particles. The magnetic medium has no liquid component. In other words, it has no carrier liquid. This is a significant difference to the prior art, in which the magnetic medium has magnetic particles suspended in a carrier liquid. The particles formed from solids are arranged as a pourable or flowable, inhomogeneous solid-gas mixture in the interior of the damper housing between the rotor and the inner wall of the damper housing, whereby the gas can be atmospheric air.
Ein Vorteil ist, dass im Magnetmedium keine flüssige Phase vorhanden ist, so dass die allge- mein als problematisch angesehene Verwendung von Flüssigkeit im Kraftfahrzeug vermieden werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Abdichtung der drehbar aus dem Dämpferge- häuse herausgeführten Rotorwelle, beispielsweise die Lenkwelle, lediglich partikel- oder pulver- dicht ausgestaltet sein muss, um das Magnetmedium sicher im Innenraum des Dämpfergehäu- ses zurückzuhalten. Dadurch kann die Dichtanordnung einfacher gestaltet sein als eine flüssig- keitsdichte Dichtung. Dadurch wird ein einfacherer Aufbau ermöglicht. Zudem kann dadurch eine höhere Betriebssicherheit erreicht werden, dass eine Degradation durch einen eventuellenOne advantage is that there is no liquid phase in the magnetic medium, so that the use of liquid in motor vehicles, which is generally considered problematic, can be avoided. Another advantage is that the seal of the rotating rotor shaft, for example the steering shaft, which extends out of the damper housing, only needs to be designed to be particle- or powder-tight in order to safely retain the magnetic medium in the interior of the damper housing. This means that the sealing arrangement can be designed more simply than a liquid-tight seal. This enables a simpler structure. In addition, this can achieve greater operational reliability, as degradation due to a possible
Austritt von Trägerflüssigkeit praktisch vermieden werden kann.Leakage of carrier fluid can be practically avoided.
Durch den erfindungsgemäßen Wegfall der Trägerflüssigkeit wird zudem die im Stand derBy eliminating the carrier liquid according to the invention, the state of the art
Technik nachteilige Temperaturabhängigkeit der Dämpfungswirkung beseitigt.Technology eliminates the disadvantageous temperature dependence of the damping effect.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Dämpfungswirkung im Wesentlichen unabhängig oder zumin- dest weniger stark abhängig von der Winkelgeschwindigkeit des Rotors ist.A further advantage is that the damping effect is essentially independent or at least less dependent on the angular velocity of the rotor.
Das Dämpfergehäuse weist als Innenraum eine geschlossene Kammer auf, in welcher der Ro- tor drehbar angeordnet ist, wobei das Pulver zwischen dem Rotor und der Innenwandung ein- geschlossen ist. Der Füllgrad ist so gewählt, dass ohne ein zur Aktivierung der Dämpfung ange- legtes, den Innenraum durchsetzendes Magnetfeld die Partikel relativ zueinander bewegbar sind.The damper housing has an interior that is a closed chamber in which the rotor is arranged to rotate, with the powder being enclosed between the rotor and the inner wall. The filling level is selected so that the particles can move relative to one another without a magnetic field passing through the interior that is applied to activate the damping.
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Zur Erzeugung eines Brems- oder Dämpfungsmoments wird durch den Magnetfeldgenerator, der bevorzugt eine elektrisch bestrombare Magnetspulenanordnung aufweist, ein den Innen- raum des Dämpfergehäuses durchsetzendes Magnetfeld erzeugt. Dieses bewirkt, dass abhän- gig von der Stärke des erzeugten magnetischen Flusses die Partikel magnetisch zusammenhaf- ten, was eine Erhöhung der Reibungskraft zwischen Rotor und Dämpfergehäuse bewirkt, um ein manuell in die Lenkwelle eingegebenes Lenkmoment abzubremsen. Auf diese Weise kann die Dämpfungswirkung durch Steuerung des Magnetfelds betriebssituationsabhängig eingestellt werden, wie dies bei magneto-rheologischen Dämpfern im Prinzip bekannt ist.To generate a braking or damping torque, a magnetic field is generated through the interior of the damper housing by the magnetic field generator, which preferably has an electrically energizable magnetic coil arrangement. This causes the particles to magnetically stick together depending on the strength of the magnetic flux generated, which increases the frictional force between the rotor and the damper housing in order to brake a steering torque manually input into the steering shaft. In this way, the damping effect can be adjusted depending on the operating situation by controlling the magnetic field, as is known in principle with magnetorheological dampers.
Die Trageinheit ist ausgebildet, um an der Fahrzeugkarosserie festgelegt zu werden, und weist entsprechend geeignete Befestigungsmittel auf, beispielsweise Befestigungsbohrungen oder dergleichen. Das Dämpfergehäuse kann direkt oder mittelbar an der Trageinheit fixiert sein, bei- spielsweise an einer von der Trageinheit gehaltenen Manteleinheit, in der die Lenkwelle drehbar gelagert ist. Es kann allgemein auch ein von der Trageinheit gehaltenes Lenksäulengehäuse vorgesehen sein.The support unit is designed to be fixed to the vehicle body and has suitable fastening means, for example fastening holes or the like. The damper housing can be fixed directly or indirectly to the support unit, for example to a casing unit held by the support unit, in which the steering shaft is rotatably mounted. In general, a steering column housing held by the support unit can also be provided.
Es ist vorteilhaft, dass die Partikel ferromagnetisch ausgebildet sind. Dies kann dadurch reali- siert werden, dass sie ein eisenhaltiges Material aufweisen, beispielsweise Ferrit oder derglei- chen.It is advantageous for the particles to be ferromagnetic. This can be achieved by having them comprise an iron-containing material, for example ferrite or the like.
Es kann vorgesehen sein, dass die Partikel ein Metall aufweisen. Dies kann beispielsweise ein ferromagnetisches Metall wie Eisen, Kobalt oder Nickel sein, oder eine ferromagnetische Legie- rung.It can be provided that the particles contain a metal. This can be, for example, a ferromagnetic metal such as iron, cobalt or nickel, or a ferromagnetic alloy.
Es kann vorgesehen sein, dass die Partikel einen Kunststoff aufweisen. Als Kunststoff kann einIt can be provided that the particles contain a plastic. The plastic can be a
Polymermaterial eingesetzt werde, beispielsweise ein thermoplastisches Polymer. Ein Vorteil dabei ist, dass die Reibung zwischen Kunststoffoberflächen ohne zusätzliche Schmiermittel ge- ring ausgestaltet sein kann, und entsprechend die Reibung zwischen den Partikeln verringert werden kann. Es ist möglich, dass ein magnetisches Material, beispielsweise metallische Parti- kel, in der Polymermatrix verteilt eingebettet sind, so dass eine Art magnetischer Kunststoff ge- bildet wird. Alternativ kann ein Kunststoff eine Art Umhüllung oder Beschichtung der Partikel bil- den.Polymer material can be used, for example a thermoplastic polymer. One advantage of this is that the friction between plastic surfaces can be kept low without additional lubricants, and the friction between the particles can be reduced accordingly. It is possible for a magnetic material, for example metallic particles, to be embedded in the polymer matrix so that a type of magnetic plastic is formed. Alternatively, a plastic can form a type of casing or coating for the particles.
Eine vorteilhafte Ausführung kann vorsehen, dass die Partikel einen Kern aus einem Kernmate- rial aufweisen, der eine Beschichtung aus einem zum Kernmaterial unterschiedlichen Beschich- tungsmaterial aufweist. Beispielsweise kann ein Kern aus metallischem Material mit einerAn advantageous embodiment can provide that the particles have a core made of a core material which has a coating made of a different coating material to the core material. For example, a core made of metallic material with a
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Kunststoffbeschichtung beschichtet sein. Ein Vorteil ist, dass die magnetischen Eigenschaften des Kerns unabhängig von dem Beschichtungsmaterial vorgegeben werden können, welches beispielsweise bezüglich guter Gleiteigenschaften optimiert sein kann.Plastic coating. One advantage is that the magnetic properties of the core can be specified independently of the coating material, which can be optimized for good sliding properties, for example.
Esist mit Vorteil möglich, dass die Partikel reibungsmindernd ausgestaltet sind. Dadurch, dass die Partikel eine reibungsarme Oberfläche aufweisen, beispielsweise durch eine physische und/oder chemische Oberflächenstrukturierung, und/oder eine reibungsmindernde Beschich- tung oder dergleichen, kann die Fließfähigkeit des Pulvers optimiert werden. Dies kommt einem großen Dämpfungsbereich zugute. Beispielsweise kann eine Beschichtung einen gut gleitfähi- gen Kunststoff wie Polytetrafluorethylen (PTFE) oder dergleichen vorgesehen sein, oder eineIt is advantageously possible for the particles to be designed to reduce friction. The fact that the particles have a low-friction surface, for example through physical and/or chemical surface structuring, and/or a friction-reducing coating or the like, allows the flowability of the powder to be optimized. This benefits a large damping range. For example, a coating can be provided that is a plastic with good sliding properties such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or the like, or a
Hartstoff- oder Graphitbeschichtung, eine Oberflächenmodifikation oder dergleichen.Hard material or graphite coating, a surface modification or the like.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Pulver Partikel mit einer definierten Partikelgrößen- verteilung aufweist. Dadurch, dass die Partikel als Körner mit einer definierten Partikelgröße und Korngrößenverteilung gemäß einer definierten Sieblinie ausgebildet sind, kann in vorteilhaf- ter Weise das FlieBverhalten und die Packungsdichte des Pulvers vorgegeben werden. Auf diese Weise kann eine Optimierung des Dämpfungsverhaltens realisiert werden.Preferably, the powder can have particles with a defined particle size distribution. Because the particles are formed as grains with a defined particle size and grain size distribution according to a defined grading curve, the flow behavior and the packing density of the powder can be advantageously specified. In this way, an optimization of the damping behavior can be achieved.
Es ist vorteilhaft, dass der Rotor an einer Rotorwelle angebracht ist, die durch mindestens eine pulverdicht ausgestaltete Drehdurchführung durch das Dämpfergehäuse drehbar durchgeführt ist. Die Drehdurchführung bildet ein Lager in der Wandung des Dämpfergehäuses, durch das die Rotorwelle drehbar aus dem Innenraum des Dämpfergehäuses nach außen geführt ist, wo sie direkt oder mittelbar mit der Lenkwelle gekuppelt ist.It is advantageous that the rotor is attached to a rotor shaft which is rotatably guided through the damper housing by at least one powder-tight rotary feedthrough. The rotary feedthrough forms a bearing in the wall of the damper housing through which the rotor shaft is rotatably guided from the interior of the damper housing to the outside, where it is directly or indirectly coupled to the steering shaft.
Die vorgenannte Ausführung kann dadurch realisiert sein, dass die Drehdurchführung einen La- gerspalt aufweist, der kleiner ist die kleinsten Partikel des Pulvers. Der Lagerspalt zwischen Ro- torwelle und Wandung des Dämpfergehäuses, die den Innenraum umschließt, muss bei der Er- findung nur partikeldicht, aber nicht wie im Stand der Technik flüssigkeitsdicht sein. Dies ermög- licht eine vereinfachte Bauweise.The above-mentioned design can be implemented by the rotary feedthrough having a bearing gap that is smaller than the smallest particles of the powder. The bearing gap between the rotor shaft and the wall of the damper housing, which encloses the interior, only needs to be particle-tight in the invention, but not liquid-tight as in the prior art. This enables a simplified design.
Es ist möglich, dass der Rotor auf der Lenkwelle fixiert ist. Dabei kann die Rotorwelle durch ei- nen Abschnitt der Lenkwelle gebildet sein, auf dem in dem Dämpfergehäuse der Rotor fixiert ist.It is possible that the rotor is fixed to the steering shaft. The rotor shaft can be formed by a section of the steering shaft on which the rotor is fixed in the damper housing.
Das Dämpfergehäuse kann die Lenkwelle koaxial zur Längsachse der Lenkwelle umschlieBen.The damper housing can enclose the steering shaft coaxially to the longitudinal axis of the steering shaft.
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Eine mögliche Ausführungsform ist, dass der Drehdämpfer an einer Manteleinheit fixiert ist, die von der Trageinheit gehalten ist. Die Manteleinheit kann beispielsweise einen von der Tragein- heit gehaltenen Führungskasten, ein Mantelrohr oder dergleichen aufweisen. Darin ist die Lenk- welle drehbar gelagert.One possible embodiment is that the rotary damper is fixed to a casing unit that is held by the support unit. The casing unit can, for example, have a guide box held by the support unit, a casing tube or the like. The steering shaft is rotatably mounted in it.
Der den Rotor und der diesen umschlieBende Innenraum des Dämpfergehäuses können rotati- onssymmetrisch ausgebildet sein, beispielsweise zylindrisch, bevorzugt koaxial zur Rotations- bzw. Längsachse. Es ist ebenfalls möglich, dass der Rotor asymmetrisch angeordnet oder aus- gebildet ist, beispielsweise einen oder mehrere radial abstehende Flügel oder dergleichen auf- weisend.The rotor and the interior of the damper housing surrounding it can be rotationally symmetrical, for example cylindrical, preferably coaxial to the rotational or longitudinal axis. It is also possible for the rotor to be arranged or designed asymmetrically, for example having one or more radially projecting blades or the like.
Bevorzugt kann die Manteleinheit relativ zur Trageinheit verstellbar sein. An dem bezüglich derPreferably, the jacket unit can be adjustable relative to the support unit.
Fahrtrichtung hinteren, der Fahrerposition zugewandten Endbereich, kann an der Lenkwelle eine Lenkhandhabe zur manuellen Lenkeingabe fixiert sein, beispielsweise ein Lenkrad.In the rear end area facing the driver's position in the direction of travel, a steering handle for manual steering input, such as a steering wheel, can be fixed to the steering shaft.
Dadurch, dass die Manteleinheit in Längsrichtung der Längsachse und/oder quer dazu in Hö- henrichtung relativ zur Trageinheit verstellbar und lösbar fixierbar ist, kann eine Längs- und/o- der Höhenverstellung der Lenkradposition zur Anpassung an die Fahrerposition erfolgen.Because the casing unit is adjustable and releasably fixable in the longitudinal direction of the longitudinal axis and/or transversely thereto in the height direction relative to the support unit, the steering wheel position can be adjusted longitudinally and/or vertically to adapt to the driver's position.
Es ist vorteilhaft, dass das Lenksystem als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet ist. In einerIt is advantageous that the steering system is designed as a steer-by-wire steering system. In a
Steer-by-Wire-Lenksäule weist die Lenkhandhabe keine mechanische Verbindung mit den zu lenkenden Rädern auf. Eine manuelle Lenkeingabe wird mittels elektrischer Drehsensoren er- fasst, die Drehwinkel- und/oder Drehmomentsensoren umfassen können, die über eine elektri- sche Steuereinheit elektrische Lenkaktuatoren zur Erzeugung eines Lenkeinschlags der zu len- kenden Räder ansteuern.In a steer-by-wire steering column, the steering handle has no mechanical connection to the wheels to be steered. Manual steering input is detected by means of electrical rotation sensors, which can include angle of rotation and/or torque sensors, which control electrical steering actuators via an electrical control unit to generate a steering angle of the wheels to be steered.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Lenksystems, umfassend eine um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkhandhabe, einen mit der Lenkhandhabe gekuppel- ten elektrischen Feedback-Motor, der in einen Aktuatorbetrieb angesteuert wird zur Erzeugung eines auf die Lenkhandhabe wirkenden Feedback-Moments, und eine mit der Lenkhandhabe gekuppelte elektrische Bremseinrichtung, die ausgebildet ist zur Erzeugung eines auf die Lenk- handhabe wirkenden Bremsmoments, wobei der Feedback-Motor und die Bremseinrichtung an eine elektrische Steuereinheit angeschlossen und von dieser ansteuerbar sind, wobei der Feed- back-Motor aus dem Aktuatorbetrieb in einen Generatorbetrieb umgeschaltet wird, in dem er ei- nen Generatorstrom erzeugt, der erfindungsgemäß die Bremseinrichtung zur Erzeugung einesThe invention further relates to a method for operating a steering system, comprising a steering handle mounted so as to be rotatable about a longitudinal axis, an electric feedback motor coupled to the steering handle, which is controlled in an actuator mode to generate a feedback torque acting on the steering handle, and an electric braking device coupled to the steering handle, which is designed to generate a braking torque acting on the steering handle, wherein the feedback motor and the braking device are connected to an electric control unit and can be controlled by it, wherein the feedback motor is switched from the actuator mode to a generator mode in which it generates a generator current, which according to the invention drives the braking device to generate a
Bremsmoments ansteuert, um die Drehung der Lenkhandhabe zu blockieren.braking torque to block the rotation of the steering handle.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ausdrücklich sämtliche Merkmale aufweisen, die voran- gehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lenksystem ausdrücklich oder implizit genannt sind.The method according to the invention can expressly have all the features that are expressly or implicitly mentioned above in connection with the steering system according to the invention.
Die Vorteile eines geringen Aufwands und eines zuverlässigen Betriebs ergeben sich aus derThe advantages of low effort and reliable operation result from the
Nutzung des Feedback-Motors als Generator, der die Bremseinrichtung passiv ansteuern kann, d.h. insbesondere in einem abgeschalteten Ruhezustand, in dem der Feedback-Motor nicht mit einer externen Stromversorgung verbunden ist.Use of the feedback motor as a generator that can control the braking device passively, i.e. in particular in a switched-off idle state in which the feedback motor is not connected to an external power supply.
Wie oben beschrieben, kann der Generatorstrom direkt in die Bremseinrichtung geleitet werden.As described above, the generator current can be fed directly into the braking device.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass der Generatorstrom einen Energiespeicher an- steuert, um elektrischen Strom zur Ansteuerung der Bremseinrichtung abzugeben.Alternatively or additionally, it is possible for the generator current to control an energy storage device in order to deliver electrical current to control the braking device.
Besonders vorteilhaft ist es, das die Bremseinrichtung einen magento-rheologischen Dämpfer aufweist. Bevorzugt kann das Magnetmedium ein trockenes Pulver sein.It is particularly advantageous that the braking device has a magnetorheological damper. The magnetic medium can preferably be a dry powder.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigtAdvantageous embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. In detail,
Figur 1 eine schematische Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen Lenksystems.Figure 1 is a schematic block diagram of a steering system according to the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Fig. 1 zeigt schematisch die funktionalen Elemente eines erfindungsgemäßen Lenksystems 1.Fig. 1 shows schematically the functional elements of a steering system 1 according to the invention.
Das Lenksystem 1 weist einen elektrischen Feedback-Motor 2 auf, beispielsweise einen perma- nenterregten 3-Phasen-Motor. Dessen Motorwelle ist mit einer nicht dargestellten Lenkhand- habe gekuppelt, beispielsweise über eine drehbar gelagerte Lenkspindel mit einem Lenkrad.The steering system 1 has an electric feedback motor 2, for example a permanently excited 3-phase motor. Its motor shaft is coupled to a steering handwheel (not shown), for example via a rotatably mounted steering spindle with a steering wheel.
Der Feedback-Motor 2 ist über Versorgungsleitungen 21 mit einer Schalteinheit 3 verbunden.The feedback motor 2 is connected to a switching unit 3 via supply lines 21.
Die Schalteinheit 3 ist an das elektrische Kraftfahrzeug-Bordnetz 4 angeschlossen.The switching unit 3 is connected to the vehicle electrical system 4.
Eine Steuereinheit 5, beispielsweise eine Mikrocontroller-Steuerung, kann die Schalteinheit 4 über eine Treiberstufe 6 ansteuern. Die Steuereinheit 5 und die Treiberstufe 6 sind an dasA control unit 5, for example a microcontroller, can control the switching unit 4 via a driver stage 6. The control unit 5 and the driver stage 6 are connected to the
Bordnetz 4 angeschlossen.On-board network 4 connected.
Eine Bremseinrichtung umfasst einen magneto-rheologischen Dämpfer 7, der an einen Brems-A braking device comprises a magneto-rheological damper 7, which is connected to a brake
Treiber 71 angeschlossen ist. Dieser ist über Versorgungsleitungen 72 mit der Schalteinheit 4 verbunden.Driver 71 is connected. This is connected to the switching unit 4 via supply lines 72.
Der Dämpfer 7 ist wie der Feedback-Motor 2 mit der Lenkhandhabe gekuppelt. Durch Beauf- schlagung mit Strom über die Versorgungsleitungen 72 kann der Dämpfer 7 aktiviert werden, um die Drehung der Lenkhandhabe zu blockieren.The damper 7 is coupled to the steering handle like the feedback motor 2. By applying current via the supply lines 72, the damper 7 can be activated to block the rotation of the steering handle.
Über eine optionale Steuerleitung 73 kann der Brems-Treiber 71 an die Steuereinheit 5 ange- schlossen sein.The brake driver 71 can be connected to the control unit 5 via an optional control line 73.
Im normalen Aktuatorbetrieb steuert die Steuereinheit 5 über die Treiberstufe 6 und die Schalt- einheit 3 den Feedback-Motor 2 aktiv an, so dass dieser ein Feedback-Moment an die Lenk- handhabe abgibt.In normal actuator operation, the control unit 5 actively controls the feedback motor 2 via the driver stage 6 and the switching unit 3 so that it delivers a feedback torque to the steering handle.
Im Ruhezustand kann das Bordnetz 4 abgeschaltet sein, so dass keine externe Stromversor- gung der Steuereinheit 5, der Treiberstufe 6 und der Schalteinheit 3 erfolgt.In the idle state, the on-board network 4 can be switched off so that no external power supply is provided to the control unit 5, the driver stage 6 and the switching unit 3.
Der Schaltzustand der Schalteinheit 3 im Ruhezustand ist anhand der Pfeile an den Versor- gungsleitungen 21 und den Versorgungsleitungen 72 angedeutet. Dabei ist der vom Bordnetz 4 getrennte Feedback-Motor 2 im Generatorbetrieb geschaltet.The switching state of the switching unit 3 in the idle state is indicated by the arrows on the supply lines 21 and the supply lines 72. The feedback motor 2, which is separated from the on-board network 4, is switched to generator mode.
Im Generatorbetrieb erzeugt der Feedback-Motor 2 bei einer Drehung der Lenkhandhabe einenIn generator mode, the feedback motor 2 generates a
Generatorstrom, der über die Versorgungsleitungen 21 in Pfeilrichtung in die Schalteinheit 3 ge- leitet wird, und von dort über die Versorgungsleitungen 72 und den Brems-Treiber 71 zumGenerator current, which is fed via the supply lines 21 in the direction of the arrow into the switching unit 3, and from there via the supply lines 72 and the brake driver 71 to the
Dämpfer 7. Dadurch wird dieser aktiviert und übt ein Bremsmoment auf die Lenkhandhabe aus, die entsprechend blockiert wird. Dadurch kann sich eine Person beim Ein- und Aussteigen be- quem an der Lenkhandhabe abstützen oder festhalten, ohne dass diese ausweicht oder sich wegdreht.Damper 7. This activates it and applies a braking torque to the steering handle, which is then blocked accordingly. This allows a person to comfortably support themselves or hold on to the steering handle when getting in and out, without it swerving or turning away.
Bezugszeichenliste 1 Lenksystem 2 Feedback-Motor 21 VersorgungsleitungenList of reference symbols 1 Steering system 2 Feedback motor 21 Supply lines
3 Schalteinheit 4 Bordnetz 5 Steuereinheit 6 Treiberstufe3 Switching unit 4 On-board network 5 Control unit 6 Driver stage
7 Dämpfer 71 Brems-Treiber 72 Versorgungsleitungen 73 Steuerleitung7 Damper 71 Brake driver 72 Supply lines 73 Control line
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---|---|
BE (1) | BE1031011B1 (en) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19820774A1 (en) * | 1998-05-08 | 1999-11-18 | Danfoss As | Hydraulic wheeled machine with road feedback |
DE10021814A1 (en) * | 2000-05-04 | 2001-11-15 | Daimler Chrysler Ag | Motor vehicle steering system has damping arrangement for damping steering wheel adjustments performed by driver in event of failure of hand torque actuator in steer-by-wire mode |
DE10051187A1 (en) * | 2000-10-16 | 2002-01-03 | Bosch Gmbh Robert | Steering module for steer-by-wire steering system for vehicle has feedback actuator with electric motor, spring element and damping element acting on steering wheel |
US6899196B2 (en) * | 2003-10-16 | 2005-05-31 | Visteon Global Technologies, Inc. | Driver interface system for steer-by-wire system |
DE102017201207A1 (en) * | 2017-01-26 | 2018-07-26 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Steering device for a motor vehicle |
DE102018129179A1 (en) * | 2018-11-20 | 2019-12-24 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Method for operating an electromechanical steering system, electromechanical steering system and motor vehicle |
US20200189649A1 (en) * | 2017-08-29 | 2020-06-18 | Thyssenkrupp Presta Ag | Steer-by-wire steering system of a motor vehicle with a feedback actuator having an integrated mrf bearing |
DE102019101811A1 (en) * | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | System and method for the safe operation of a feedback actuator |
DE102021126480A1 (en) * | 2020-10-13 | 2022-04-14 | Inventus Engineering Gmbh | Steering device with a magnetorheological braking device and method for operating a steering device |
US11377146B2 (en) * | 2019-02-26 | 2022-07-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for vehicle |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3106356B1 (en) | 2015-06-19 | 2018-01-10 | Continental Automotive GmbH | Electronic steering column lock system |
-
2022
- 2022-11-03 BE BE20225895A patent/BE1031011B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19820774A1 (en) * | 1998-05-08 | 1999-11-18 | Danfoss As | Hydraulic wheeled machine with road feedback |
DE10021814A1 (en) * | 2000-05-04 | 2001-11-15 | Daimler Chrysler Ag | Motor vehicle steering system has damping arrangement for damping steering wheel adjustments performed by driver in event of failure of hand torque actuator in steer-by-wire mode |
DE10051187A1 (en) * | 2000-10-16 | 2002-01-03 | Bosch Gmbh Robert | Steering module for steer-by-wire steering system for vehicle has feedback actuator with electric motor, spring element and damping element acting on steering wheel |
US6899196B2 (en) * | 2003-10-16 | 2005-05-31 | Visteon Global Technologies, Inc. | Driver interface system for steer-by-wire system |
DE102017201207A1 (en) * | 2017-01-26 | 2018-07-26 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Steering device for a motor vehicle |
US20200189649A1 (en) * | 2017-08-29 | 2020-06-18 | Thyssenkrupp Presta Ag | Steer-by-wire steering system of a motor vehicle with a feedback actuator having an integrated mrf bearing |
DE102018129179A1 (en) * | 2018-11-20 | 2019-12-24 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Method for operating an electromechanical steering system, electromechanical steering system and motor vehicle |
DE102019101811A1 (en) * | 2019-01-25 | 2020-07-30 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | System and method for the safe operation of a feedback actuator |
US11377146B2 (en) * | 2019-02-26 | 2022-07-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for vehicle |
DE102021126480A1 (en) * | 2020-10-13 | 2022-04-14 | Inventus Engineering Gmbh | Steering device with a magnetorheological braking device and method for operating a steering device |
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FG | Patent granted |
Effective date: 20240604 |