DE102011119725B3 - By-wire type steering device i.e. electromechanical steering actuator, for vehicle, has gear transmission comprising rack gears that are engaged with pinion, where pressure applied on rack gears is directed into same direction - Google Patents

Abstract

The device (10) has a feedback actuator (14) designed as a hydraulic auxiliary plane, and a steering shaft engaged with the actuator over a gear transmission. The gear transmission comprises rack gears (12, 13) i.e. toothed piston rods, which are engaged with a pinion (11). Pressure applied on the rack gears by hydraulic cylinders (15, 18) is directed into a same direction, where hydraulic pressure is smaller than the applied pressure. Two pistons (17, 21) are arranged opposite to each other in a bottom or top dead center in the respective cylinders.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1, nach der by-wire-Bauart für ein Fahrzeug, zumindest umfassend einen als hydraulische Rückfallebene ausgebildeten Feedback-Aktuator, wobei eine Lenkwelle über ein Zahnradgetriebe mit dem Feedback-Aktuator in Eingriff steht und das Zahnradgetriebe wenigstens eine Zahnstange und ein Ritzel aufweist.The invention relates to a steering device according to the preamble of independent claim 1, according to the by-wire type for a vehicle, at least comprising a trained as a hydraulic fallback feedback actuator, wherein a steering shaft via a gear transmission with the feedback actuator engages and the gear transmission has at least one rack and a pinion.

Derartige Lenkeinrichtungen oder auch -systeme sind allgemein bekannt, wobei die Lenkung der gelenkten Räder ohne eine mechanische Koppelung zwischen einem Lenkrad und den Rädern erfolgt. Es ist zumeist nur ein elektromechanischer Lenksteller vorgesehen, der ein Lenkgetriebe antreibt und dadurch die Räder in eine gewünschte Richtung stellt.Such steering devices or systems are well known, wherein the steering of the steered wheels takes place without a mechanical coupling between a steering wheel and the wheels. It is usually only an electromechanical steering actuator provided which drives a steering gear and thereby sets the wheels in a desired direction.

Aus Sicherheitsgründen werden die by-wire-Lenkungen noch nicht allein eingesetzt. Es ist immer noch wenigstens eine Rückfallebene vorgesehen, die es erlaubt das Fahrzeug bei Ausfall der by-wire-Lenkung in einem Notbetrieb zu lenken. Die Rückfallebene ist entweder eine mechanische Koppelung mittels eines Lenkgestänges oder eine hydraulische Verbindung zwischen dem Lenkrad und einem hydraulischen Lenksteller. Aus Komfortgründen wird zudem bei den by-wire-Lenkungen ein Rückwirkungen von der Straße auf das Lenkrad übermittelnder Feedback-Aktuator eingesetzt. Mit einem solchen Stellglied kann ein Fahrer beispielsweise eine Straßenbeschaffenheit übermittelt bekommen.For safety reasons, the by-wire steering systems are not yet used alone. It is still at least one fallback provided, which allows the vehicle to steer in case of failure of the by-wire steering in an emergency operation. The fallback level is either a mechanical coupling by means of a steering linkage or a hydraulic connection between the steering wheel and a hydraulic steering actuator. For reasons of comfort, a feedback from the road to the steering wheel transmitting feedback actuator is also used in the by-wire steering systems. With such an actuator, a driver, for example, get a road condition transmitted.

Bei hydraulischen Rückfallebenen wird für gewöhnlich im Bereich der Lenkwelle ein Hydraulikzylinder eingesetzt, in dessen Bereich ein Kugelgewindetrieb angeordnet ist, der eine rotatorische Bewegung der Lenkwelle in eine translatorische Bewegung des Zylinders umwandelt. Zur Unterstützung dieser Bewegungsumwandlung ist dem Kugelgewindetrieb häufig auch ein Elektromotor zugeordnet. Bei einem solchen Kugelgewindetrieb besteht jedoch das Problem, dass die erforderliche Umdrehungszahl des Lenkrades bzw. der Lenkwelle von wenigstens 1,6 Umdrehungen in linker und rechter Drehrichtung schwierig zu realisieren ist.In hydraulic fallback levels, a hydraulic cylinder is usually used in the region of the steering shaft, in the region of which a ball screw drive is arranged, which converts a rotational movement of the steering shaft into a translatory movement of the cylinder. To support this motion conversion the ball screw is often associated with an electric motor. In such a ball screw, however, there is the problem that the required number of revolutions of the steering wheel or the steering shaft of at least 1.6 revolutions in the left and right directions of rotation is difficult to realize.

Ausführungen mit einer Zahnstange, die mit einem Ritzel der Lenkwelle kämmt, sind aus den Dokumenten DE 198 38 490 A1 und WO 2009/154519 A1 bekannt. Diese Vorrichtungen sind nur mit großem Aufwand im Bereich des Verzahnungseingriffs hinreichend spielfrei und präzise zu gestalten.Designs with a rack that meshes with a pinion of the steering shaft, are from the documents DE 198 38 490 A1 and WO 2009/154519 A1 known. These devices are only with great effort in the field of meshing engagement sufficiently free of play and precise.

Die DE 690 22 848 T2 offenbart eine Lenkeinrichtung der by-wire-Bauart für ein Fahrzeug mit einem Feedback-Aktuator, bei der eine Lenkwelle über ein Zahnradgetriebe mit dem Feedback-Aktuator in Eingriff steht und das Zahnradgetriebe zwei Zahnstangen und ein Ritzel aufweist, wobei die zwei Zahnstangen mit dem Ritzel in Eingriff stehen. Das Ausführungsbeispiel mindert Getriebespiel, da ein positiver Druck auf die Zahnräder aufrechterhalten bleibt. Der Einsatz der offenbarten Lenkeinrichtung ist nicht für eine hydraulische Rückfallebene vorgesehen.The DE 690 22 848 T2 discloses a by-wire type steering apparatus for a vehicle having a feedback actuator in which a steering shaft is engaged with the feedback actuator via a gear transmission and the gear transmission has two racks and a pinion, the two racks with the pinion engage. The embodiment reduces gear play, since a positive pressure on the gears is maintained. The use of the disclosed steering device is not intended for a hydraulic fallback level.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs erwähnte Lenkeinrichtung weiterzuentwickeln und ein System bereitzustellen, das eine präzise Umwandlung der rotatorischen Bewegung in eine translatorische gewährleistet.It is therefore an object of the present invention to further develop the above-mentioned steering device and to provide a system which ensures a precise conversion of the rotational movement into a translatory.

Eine Lenkeinrichtung zur Lösung dieser Aufgabe weist die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 auf. Danach wird eine Lenkeinrichtung der by-wire-Bauart für ein Fahrzeug vorgeschlagen, zumindest umfassend einen als hydraulische Rückfallebene ausgebildeten Feedback-Aktuator, wobei eine Lenkwelle über ein Zahnradgetriebe mit dem Feedback-Aktuator in Eingriff steht und das Zahnradgetriebe wenigstens eine Zahnstange und ein Ritzel aufweist, wobei zwei Zahnstangen mit dem Ritzel in Eingriff stehen, und wobei ein auf die beiden Zahnstangen ausgeübter Druck in die gleiche Richtung gerichtet ist und dass jeweils ein Hydraulikdruck kleiner als der jeweils andere ist. Da die Zahnstangen in einer gegenläufigen Orientierung mit dem Ritzel in Eingriff stehen, eine Zahnstange sich also nach rechts bewegt, während die andere Zahnstange sich nach links bewegt, ist der Druck jeweils nur in eine Richtung gerichtet, also nach links oder nach rechts. Hierdurch kann eine Art Sperre in dem Ritzel bewirkt werden, da es nur zu einer rotatorischen Bewegung kommen kann, wenn beide Zahnstangen entgegengesetzt bewegt werden. Sofern aber bei einer solchen gegenläufigen Bewegung eine der Zahnstangen entgegen ihrer Bewegungsrichtung mit einem Druck beaufschlagt wird, kann ein Spielausgleich auch bei einer Bewegung der Zahnstangen und dem Ritzel erfolgen.A steering device for achieving this object has the features of independent claim 1. Thereafter, a by-wire type steering device for a vehicle is proposed, at least comprising a feedback actuator configured as a hydraulic fallback plane, wherein a steering shaft is engaged with the feedback actuator via a gear transmission and the gear transmission has at least one rack and one pinion wherein two racks are engaged with the pinion, and wherein a pressure applied to the two racks is directed in the same direction and that one hydraulic pressure is smaller than the other. Since the racks mesh with the pinion in an opposite orientation, so one rack moves to the right while the other rack moves to the left, the pressure is directed in one direction only, that is, to the left or to the right. As a result, a kind of lock in the pinion can be effected, since it can only come to a rotational movement when both racks are moved in opposite directions. If, however, in the case of such an opposite movement, one of the toothed racks is subjected to a pressure against its direction of movement, play compensation can also take place with a movement of the racks and the pinion.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Zahnstangen in einer jeweiligen Längserstreckung mit einem Druck beaufschlagbar sein. Hierdurch wird die Präzision zusätzlich erhöht.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the racks can be acted upon in a respective longitudinal extent with a pressure. This additionally increases the precision.

Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, wenn die Zahnstangen unter Vorspannung mit dem Ritzel der Lenkwelle in Eingriff stehen. Hierdurch kann ein Spiel, das bei einer Verzahnung regelmäßig auftritt egalisiert werden. Die Vorspannung wirkt im Betrieb permanent auf die Zahnstangen, die diese auf das Ritzel übertragen, wodurch die Zahnstangen und das Ritzel besser und enger miteinander in Eingriff stehen.Furthermore, it is advantageously provided when the racks are under bias with the pinion of the steering shaft engaged. As a result, a game that occurs regularly in a gearing can be equalized. The bias permanently acts in operation on the racks that transmit them to the pinion, whereby the racks and the pinion are better and more closely engaged.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die Vorspannung bei einer Bewegung der Lenkeinrichtung, insbesondere bei einer Bewegung wenigstens einer der Zahnstangen relativ zu dem Ritzel, aufrecht gehalten werden. Hierdurch wird die Vorspannung, wie vorstehend bereits erwähnt, zwischen der Zahnung der Zahnstange und den Zähnen des Ritzels aufrecht erhalten, weshalb auch bei einer Bewegung ein Spiel egalisiert werden kann. According to a further advantageous embodiment, the bias in a movement of the steering device, in particular during a movement of at least one of the racks relative to the pinion, are kept upright. As a result, the bias, as already mentioned above, maintained between the teeth of the rack and the teeth of the pinion, which is why a game can be equalized even with a movement.

Vorteilhaft kann zudem vorgesehen sein, dass die Zahnstangen mit einer druckbeaufschlagenden Einrichtung verbindbar sind. Diese Einrichtung übt den zum Spielausgleich nötigen Druck auf die jeweilige Zahnstange aus, wobei es sich hierbei um nur eine Einrichtung oder zwei Einrichtungen handeln kann, die jeweils separat die Zahnstangen unter Vorspannung mit dem Ritzel setzen. Der Druck ist im Wesentlich gleich groß, wodurch die Vorspannung erzeugt wird.Advantageously, it can also be provided that the toothed racks can be connected to a pressurizing device. This device exerts the necessary pressure balance on the respective rack, which may be only one device or two devices, each set separately the racks under bias with the pinion. The pressure is essentially the same, creating the bias.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, wenn durch einen Hydraulikzylinder Druck auf die Zahnstangen ausübbar ist. Die Zahnstangen sind dabei mit dem Hydraulikzylinder verbindbar, wobei der Hydraulikzylinder einen permanenten Druck auf die Zahnstangen in ihrer Längsausrichtung ausüben kann.Furthermore, it can be advantageously provided if pressure can be exerted on the toothed racks by means of a hydraulic cylinder. The racks are connectable to the hydraulic cylinder, wherein the hydraulic cylinder can exert a permanent pressure on the racks in their longitudinal orientation.

Vorteilhaft kann ebenso vorgesehen sein, dass jeweils ein Hydraulikzylinder Druck auf eine entsprechende Zahnstange ausübt. Bei zwei Hydraulikzylindern kann der Druck in Druckkammern der Zylinder individuell gesteuert werden, weshalb auch unterschiedlich hohe Drücke erreicht werden können.Advantageously, it can also be provided that in each case a hydraulic cylinder exerts pressure on a corresponding toothed rack. In two hydraulic cylinders, the pressure in pressure chambers of the cylinder can be controlled individually, which is why different levels of pressure can be achieved.

Gemäß einer Weiterbildung kann ein Kolbenhub der zwei Hydraulikzylinder im Wesentlichen gleich sein, wobei die beiden Kolben in einem unteren oder oberen Totpunkt entgegengesetzt zueinander in den jeweiligen Hydraulikzylindern angeordnet sind. Die Zahnstangen stehen entgegengesetzt mit dem Ritzel in Eingriff, wodurch der eine Hydraulikzylinder eingerückt und der andere Hydraulikzylinder ausgerückt ist, wenn ein jeweiliger Totpunkt anliegt. Durch eine identische Zahnung der beiden Zahnstangen bewegen sich die Zahnstangen gleichmäßig zueinander.According to a further development, a piston stroke of the two hydraulic cylinders may be substantially equal, the two pistons being arranged in a lower or top dead center opposite to each other in the respective hydraulic cylinders. The racks are oppositely engaged with the pinion, whereby one hydraulic cylinder is engaged and the other hydraulic cylinder is disengaged when a respective dead center is applied. By an identical toothing of the two racks, the racks move evenly to each other.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann durch einen im Feedback-Aktuator erzeugten Hydraulikdruck ein in einem zweiten Hydraulikzylinder der Rückfallebene anliegender Hydraulikdruck proportional dazu sein. Durch diesen proportional aufgebauten Druck kann in der Rückfallebene, wozu der zweite Hydraulikzylinder gehört, ein Lenkgetriebe (mit ebenfalls einem Hydraulikzylinder) betätigt werden.According to a preferred embodiment of the invention, a hydraulic pressure applied in a second hydraulic cylinder of the fallback level can be proportional thereto by means of a hydraulic pressure generated in the feedback actuator. By this proportionally constructed pressure can be operated in the fallback level, including the second hydraulic cylinder, a steering gear (also with a hydraulic cylinder).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are given in the subclaims.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:Hereinafter, a preferred embodiment will be explained in more detail with reference to the drawing. In this shows:

1 eine perspektivische Seitenansicht eines erfinderischen Querkolbens. 1 a side perspective view of an inventive transverse piston.

In der 1 ist ein Teil einer Lenkeinrichtung 10 dargestellt, bei der ein Ritzel 11 mit zwei Zahnenstangen 12 und 13 in Eingrifft steht. Das Ritzel 11 ist an einem Ende einer nicht dargestellten Lenkwelle vorgesehen, die an einem anderen Ende ein Lenkrad aufweist, mit dem ein Fahrer die Stellrichtung von lenkbaren Rädern vorgibt.In the 1 is part of a steering device 10 shown in which a pinion 11 with two teething poles 12 and 13 is in intervention. The pinion 11 is provided at one end of a steering shaft, not shown, which has at another end a steering wheel with which a driver dictates the direction of adjustment of steerable wheels.

Die Lenkeinrichtung 10 ist eine by-wire-Lenkung, bei der ein Lenkbefehl elektronisch an ein Lenkgetriebe übermittelt wird, über das die lenkbaren Räder gelenkt werden. Ein im Bereich des Lenkrads oder der Lenkwelle, die mit dem Lenkrad verbunden ist, angeordneter Drehwinkelsensor übermittelt, eventuell auch modifizierte, Signale an eine Steuereinheit, die entsprechend mit dem Lenkgetriebe verbunden ist, das entweder hydraulisch oder auch elektrisch angetrieben wird.The steering device 10 is a by-wire steering, in which a steering command is transmitted electronically to a steering gear, via which the steerable wheels are steered. A in the region of the steering wheel or the steering shaft, which is connected to the steering wheel, arranged rotational angle sensor transmits, possibly modified, signals to a control unit, which is respectively connected to the steering gear, which is driven either hydraulically or electrically.

Rückwirkungen der Straße, die die Sicherheit und den Komfort erhöhen, werden über einen hydraulischen Feedback-Aktuator 14 an das Lenkrad übermittelt.Road effects, which increase safety and comfort, are provided via a hydraulic feedback actuator 14 transmitted to the steering wheel.

Dieser Feedback-Aktuator 14 ist im Ausführungsbeispiel der Erfindung als ein Hydraulikzylinder 15 ausgebildet mit einem Zylinder 16 und einem Kolben 17. Mit dem Kolben 17 ist eine Kolbenstange verbunden, die die Zahnstange 12 ist. Die Zahnstange 12 weist einseitig eine Zahnung auf, die mit dem Ritzel 11 in Eingriff steht. Ansonsten ist die Zahnstange im Wesentlichen eckig ausgebildet, wobei aber auch andere Konturen möglich sind.This feedback actuator 14 is in the embodiment of the invention as a hydraulic cylinder 15 formed with a cylinder 16 and a piston 17 , With the piston 17 is a piston rod connected to the rack 12 is. The rack 12 has on one side a toothing, with the pinion 11 engaged. Otherwise, the rack is substantially square, but other contours are possible.

Die Größe des Hydraulikzylinders 15 und des Ritzels 11 bedingt eine verhältnismäßig große Zahnstange 12, die einen Querschnitt des Zylinders 16 weitestgehend ausfüllt. Im Bereich eines oberen Teils des Lenksystems sind die Platzverhältnisse beschränkt, weshalb, und auch aus Gewichtsgründen, die Dimensionierung der Bauteile klein ist. Bei dem dargestellten Getriebe aus Zahnstange 12 und Ritzel 11 handelt es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um ein Wildhaber-Novikov-Getriebe. Diese Verzahnungsart ist hier besonders bevorzugt. Andere Getriebearten sind aber ebenfalls denkbar.The size of the hydraulic cylinder 15 and the pinion 11 requires a relatively large rack 12 , which is a cross section of the cylinder 16 largely completed. In the area of an upper part of the steering system space is limited, which is why, and also for reasons of weight, the dimensioning of the components is small. In the illustrated gear rack 12 and pinion 11 it is in the illustrated embodiment is a Wildhaber-Novikov transmission. This type of toothing is particularly preferred here. Other types of transmission are also conceivable.

Der Hydraulikzylinder 15 ist ansonsten nach den üblichen im Stand der Technik bekannten Ausführungsformen aufgebaut. In einer Hydraulikkammer wird über eine nicht dargestellte Steuerung entsprechend den die Rückwirkung der Straße wiedergebenden Signalen ein Hydraulikdruck aufgebaut, wodurch die Zahnstange 12 in einer Längserstreckung des Zylinders 16 bzw. der Zahnstange 12 selbst bewegbar ist. Durch die Verbindung mit dem Ritzel 11, wird somit eine translatorische Bewegung der Zahnstange 12 in eine rotatorische Bewegung des Ritzels 11 umgewandelt und eine Rotationskraft auf die Lenkwelle und das Lenkrad ausgeübt. Der Fahrer, der mit seinen Händen das Lenkrad hält, erfährt somit eine haptische Rückkoppelung beispielsweise über die Straßenbeschaffenheit. The hydraulic cylinder 15 otherwise is constructed according to the usual embodiments known in the art. In a hydraulic chamber, a hydraulic pressure is built up via a control not shown in accordance with the signals of the reaction of the road, whereby the rack 12 in a longitudinal extension of the cylinder 16 or the rack 12 itself is movable. By the connection with the pinion 11 , thus becomes a translational movement of the rack 12 in a rotational movement of the pinion 11 converted and exerted a rotational force on the steering shaft and the steering wheel. The driver, who holds the steering wheel with his hands, thus experiences a haptic feedback, for example, on the road condition.

Die Bewegung der Zahnstange 12 kann selbst nur minimal sein, wodurch beispielsweise auch kleine Unebenheiten darstellbar sind. Die Rückkoppelung kann auch nur darin bestehen, dass der Fahrer bei einem Drehversuche des Lenkrads einen Widerstand verspürt, die Zahnstange 12 also durch das Drehen des Ritzels 11 nur unter einem entgegenwirkenden Hydraulikdruck verschiebbar ist, wodurch der Fahrer mehr Kraft zum Drehen des Lenkrads aufwenden muss.The movement of the rack 12 itself can only be minimal, which, for example, even small bumps can be displayed. The feedback can only consist in the fact that the driver feels a resistance during a rotation tests of the steering wheel, the rack 12 So by turning the pinion 11 is slidable only under a counteracting hydraulic pressure, whereby the driver has to spend more power to turn the steering wheel.

Aus Sicherheitsgründen können Fahrzeuge mit einer by-wire-Lenkung nicht ohne eine Fall-Safe-Funktion betrieben werden. Ein Abschalten der Lenkung, wie es beispielsweise bei einem Antiblockiersystem, ist nämlich nicht möglich. Deshalb werden die by-wire-Lenkeinrichtungen stets mit einer Rückfallebene versehen, mit der in einem Notfall das Fahrzeug lenkbar bleibt.For safety reasons, vehicles with by-wire steering can not be operated without a fall-safe function. A shutdown of the steering, as for example in an anti-lock braking system, namely is not possible. Therefore, the by-wire steering devices are always provided with a fallback level, with which the vehicle remains steerable in an emergency.

Eine solche Rückfallebene ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein geschlossenes Hydrauliksystem ausgebildet. Dabei ist ein zweiter Hydraulikzylinder 18 im Bereich des oberen Teils der Lenkeinrichtung 10 angeordnet zum Abgreifen einer durch die Lenkwelle auf die Kolbenstange induzierten Bewegung. Die Kolbenstange ist als die Zahnstange 13 ausgebildet mit einer Zahnung, die mit dem Ritzel 11 kämmt.Such a fallback level is formed in the present embodiment as a closed hydraulic system. Here is a second hydraulic cylinder 18 in the area of the upper part of the steering device 10 arranged for picking up a movement induced by the steering shaft on the piston rod. The piston rod is called the rack 13 formed with a toothing that with the pinion 11 combs.

Der zweite Hydraulikzylinder 18 ist im Wesentlichen parallel zu dem Hydraulikzylinder 15 des Feedback-Aktuators 14 angeordnet, wobei die beiden Hydraulikzylinder 15 und 18 über Verbindungsmittel 19 fest miteinander verbunden sind. Der zweite Hydraulikzylinder 18 weist ebenfalls einen Zylinder 20 und einen Kolben 21 auf, an den die Zahnstange 13 angelenkt ist. Wie beim Feedback-Aktuator 14 ist der zweite Hydraulikzylinder 18 mit einem Hydraulikdruck beaufschlagbar, wodurch eine Kraft auf das Ritzel ausgeübt wird, mit dem der Hydraulikzylinder 18 über die Zahnstange 13 in Eingriff steht.The second hydraulic cylinder 18 is substantially parallel to the hydraulic cylinder 15 of the feedback actuator 14 arranged, with the two hydraulic cylinders 15 and 18 via connecting means 19 are firmly connected. The second hydraulic cylinder 18 also has a cylinder 20 and a piston 21 on to the rack 13 is articulated. As with the feedback actuator 14 is the second hydraulic cylinder 18 acted upon by a hydraulic pressure, whereby a force is exerted on the pinion, with which the hydraulic cylinder 18 over the rack 13 engaged.

Der zweite Hydraulikzylinder 18 ist als Notfallebene vorgesehen für den Fall, dass die Elektronik der by-wire-Lenkung ausfallen sollte. Der Hydraulikzylinder 18 ist über ein entsprechendes Leitungssystem und einem weiteren Hydraulikzylinder mit dem Lenkgetriebe verbunden. Dadurch können Bewegungen der Lenkwelle auf das Lenkgetriebe und somit die Räder übertragen werden.The second hydraulic cylinder 18 is intended as an emergency case in the event that the electronics of the by-wire steering should fail. The hydraulic cylinder 18 is connected via a corresponding line system and another hydraulic cylinder to the steering gear. As a result, movements of the steering shaft can be transmitted to the steering gear and thus the wheels.

Die beiden Zylinder 16 und 20 des Feedback-Aktuators 14 bzw. zweiten Hydraulikzylinders 18 sind parallel zueinander angeordnet, wodurch auch die beiden Zahnstangen 12 und 13 parallel zueinander liegen. Die beiden Zahnstangen 12 und 13 kämmen das Ritzel 11 jeweils auf einer unteren bzw. oberen Seite. Damit ist eine Mittelachse des Ritzels 11 in etwa genau zwischen den beiden Zylindern 16 und 20 bzw. den Zahnstangen 12 und 13 angeordnet.The two cylinders 16 and 20 of the feedback actuator 14 or second hydraulic cylinder 18 are arranged parallel to each other, whereby the two racks 12 and 13 lie parallel to each other. The two racks 12 and 13 comb the pinion 11 each on a lower or upper side. This is a central axis of the pinion 11 approximately exactly between the two cylinders 16 and 20 or the racks 12 and 13 arranged.

In der 1 sind die Kolben 17 und 21 in einem Totpunkt dargestellt, wobei der Kolben 17 des Feedback-Aktuators 14 in einem oberen Totpunkt und der Kolben 21 des zweiten Hydraulikzylinders 18 in einem unteren Totpunkt sich befindet. Dadurch ist die Zahnstange 12 nahezu maximal aus dem Zylinder 16 ausgefahren, wohingegen die Zahnstange 13 nahezu maximal in den Zylinder 20 eingefahren ist.In the 1 are the pistons 17 and 21 shown in a dead center, wherein the piston 17 of the feedback actuator 14 in a top dead center and the piston 21 of the second hydraulic cylinder 18 is located in a bottom dead center. This is the rack 12 almost maximum out of the cylinder 16 extended, whereas the rack 13 almost maximum in the cylinder 20 retracted.

Die durch den Hydraulikdruck in die Hydraulikzylinder 15 und 18 eingetragene Kraft ist in eine Richtung gerichtet, nämlich von den Zylindern 16 und 20 aus gesehen in Richtung Ritzel 11. Umgekehrt kann die Wirkrichtung der Hydraulikzylinder 16 und 20 von dem Ritzel 11 weggerichtet sein, wenn Hydraulikflüssigkeit aus dem jeweiligen Zylinder 16 und 20 abgezogen wird.The hydraulic pressure in the hydraulic cylinder 15 and 18 registered force is directed in one direction, namely by the cylinders 16 and 20 out in the direction of the pinion 11 , Conversely, the effective direction of the hydraulic cylinder 16 and 20 from the pinion 11 be directed away when hydraulic fluid from the respective cylinder 16 and 20 is deducted.

Es ist vorgesehen die Zahnstangen 12 und 13 mit Druck bzw. Zug zu beaufschlagen, wodurch die Zahnstangen 12 und 13 unter Vorspannung mit dem Ritzel 11 in Eingriff stehen. Bei einer gleichen Wirkrichtung der beiden Zahnstangen 12 und 13 würde es jedoch zu keiner Rotationsbewegung des Ritzels 11 kommen, da die Zahnstangen 12 und 13 durch den Hydraulikdruck in Richtung Ritzel 11 gedrückt würden. Das gleiche gilt auch für eine umgekehrte Wirkrichtung, nämlich dann, wenn die Zahnstangen 12 und 13 gleichzeitig und -mäßig durch einen Unterdruck in die jeweiligen Hydraulikzylinder 15 und 18 gezogen würden.It is provided the racks 12 and 13 with pressure or train to act, causing the racks 12 and 13 under tension with the pinion 11 engage. In the same direction of action of the two racks 12 and 13 However, there would be no rotational movement of the pinion 11 come, because the racks 12 and 13 by the hydraulic pressure in the direction of the pinion 11 would be pressed. The same is true for a reverse direction of action, namely, when the racks 12 and 13 simultaneously and moderately by a negative pressure in the respective hydraulic cylinder 15 and 18 would be drawn.

Die Vorspannung ist deshalb vor allem bei einer Bewegung beider Zahnstangen 12 und 13 nützlich, um nämlich ein Spiel, welches zwischen der Zahnung der Zahnstangen 12 und 13 und den korrespondierenden Zähnen des Ritzels 11 im ungespannten Zustand anläge, zu egalisieren. Die Vorspannung wird bei der Bewegung des Ritzels 11 und somit auch der Zahnstangen 12 und 13 durch unterschiedlich wirkende Hydraulikdrücke in den Hydraulikzylindern 15 und 18 hervorgerufen, Wenn beispielsweise die Zahnstange 12 des Feedback-Aktuators 14 in den Zylinder 16 eingezogen wird, durch einen Unterdruck in der Druckkammer des Zylinders 16, und mit dem Ritzel 11 kämmt, wird gleichzeitig der zweite Hydraulikzylinder 18 mit einem Unterdruck beaufschlagt. Damit es nicht wie vorstehend beschrieben zu einer Blockade kommt, ist ein Betrag des Unterdrucks in dem zweiten Hydraulikzylinder 18 kleiner als ein Betrag des Unterdrucks in dem Feeback-Aktuator 14 gewählt. Somit kann ein in einem Normalzustand anliegendes Spiel zwischen den einzelnen Zähnen egalisiert werden.The bias is therefore mainly in a movement of both racks 12 and 13 useful, namely a game between the teeth of the racks 12 and 13 and the corresponding teeth of the pinion 11 in the untensioned state aläge to equalize. The preload will be during the movement of the pinion 11 and therefore also the racks 12 and 13 by different acting hydraulic pressures in the hydraulic cylinders 15 and 18 When, for example, the rack 12 of the feedback actuator 14 in the cylinder 16 is retracted by a negative pressure in the pressure chamber of the cylinder 16 , and with the pinion 11 meshes, is also the second hydraulic cylinder 18 subjected to a negative pressure. In order that a blockage does not occur as described above, an amount of negative pressure is in the second hydraulic cylinder 18 less than an amount of negative pressure in the Feeback actuator 14 selected. Thus, an existing in a normal state game between the individual teeth can be equalized.

Die Vorspannung wird also dadurch erzielt, dass die beiden Hydraulikzylinder 15 und 18 die gleiche Wirkrichtung aufweisen, wobei jeweils ein Hydraulikdruck kleiner als der jeweils andere gewählt wird. Umgekehrt zum vorstehend beschriebenen Beispiel würde zum Herausschieben der Zahnstange 12 aus dem Feedback-Aktuator 14 ein Hydraulikdruck in der Druckkammer des Hydraulikzylinders 15 aufgebaut werden, wohingegen auch ein Druck in der Druckkammer des zweiten Hydraulikzylinders 18 aufgebaut würde, der indes nicht so groß ist wie der Druck in dem Feedback-Aktuator 14. Durch diese Druckdifferenz wird das Ritzel soweit durch die Zahnstange 13 blockiert, dass die Zahnstange 12 unter Vorspannung mit dem Ritzel 11 kämmt.The bias is thus achieved by the two hydraulic cylinders 15 and 18 have the same direction of action, each one hydraulic pressure is less than the other selected. Conversely to the example described above would be to push out the rack 12 from the feedback actuator 14 a hydraulic pressure in the pressure chamber of the hydraulic cylinder 15 be constructed, whereas a pressure in the pressure chamber of the second hydraulic cylinder 18 which is not as big as the pressure in the feedback actuator 14 , By this pressure difference, the pinion as far as the rack 13 blocked that rack 12 under tension with the pinion 11 combs.

Alternativ zu dem durch die beiden Hydraulikzylinder 15 und 18 aufgebaute Vorspannung kann die Vorspannung auch durch eine Zahnstangenführung 22 und 23 der Zahnstangen 12 und 13 erfolgen. Diese Zahnstangenführung 22 und 23 ist in etwa auf einer Höhe des Ritzels 11 angeordnet auf einer dem Ritzel 11 gegenüberliegenden Seite der jeweiligen Zahnstange 12 und 13. Damit ist die Zahnstangenführung 22 und 23 auf einer glatten Seite der Zahnstange 12 und 13 vorgesehen. Die Zahnstangenführung 22 und 23 drückt die Zahnstangen 12 und 13 gegen das Ritzel 11, wodurch ebenfalls ein Spiel zwischen den Zahnstangen 12 und 13 und dem Ritzel 11 ausgeglichen wird.Alternatively to the through the two hydraulic cylinders 15 and 18 Built-up bias voltage can also be biased by a rack and pinion guide 22 and 23 the racks 12 and 13 respectively. This rack guide 22 and 23 is approximately at a height of the pinion 11 arranged on a pinion 11 opposite side of the respective rack 12 and 13 , This is the rack guide 22 and 23 on a smooth side of the rack 12 and 13 intended. The rack guide 22 and 23 pushes the racks 12 and 13 against the pinion 11 , which also creates a game between the racks 12 and 13 and the pinion 11 is compensated.

Die Zahnstangenführung 22 und 23 kann auch nur unterstützend zu der aus den unterschiedlichen aber gleichwirkenden Hydraulikdrücken hervorgerufenen Vorspannung eingesetzt werden.The rack guide 22 and 23 can also be used only to support the caused by the different but equally effective hydraulic pressure bias.

Bei dem Lenksystem der by-wire-Bauart, ist der Feedback-Aktuator mit der Lenkwelle verbunden, um eine Rückwirkung der Straße auf die Lenkwelle und somit auf das mit der Lenkwelle ebenfalls verbundenen Lenkrad zu übertragen. Parallel zu dem Feedback-Aktuator steht die Rückfallebene mit der Lenkwelle in Eingriff, wobei Feedback-Aktuator und die Rückfallebene proportional miteinander verbunden sind.In the by-wire type steering system, the feedback actuator is connected to the steering shaft to transmit a reaction of the road to the steering shaft and thus to the steering wheel also connected to the steering shaft. Parallel to the feedback actuator, the fallback level engages the steering shaft, with the feedback actuator and the fallback level connected proportionally.

Claims (9)

Lenkeinrichtung der by-wire-Bauart für ein Fahrzeug, zumindest umfassend einen als hydraulische Rückfallebene ausgebildeten Feedback-Aktuator (14), wobei eine Lenkwelle über ein Zahnradgetriebe mit dem Feedback-Aktuator (14) in Eingriff steht und das Zahnradgetriebe wenigstens eine Zahnstange (12, 13) und ein Ritzel (11) aufweist, wobei zwei Zahnstangen (12, 13) mit dem Ritzel (11) in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die beiden Zahnstangen (12, 13) ausgeübter Druck in die gleiche Richtung gerichtet ist und dass jeweils ein Hydraulikdruck kleiner als der jeweils andere ist.Steering device of the by-wire type for a vehicle, at least comprising a trained as a hydraulic fallback feedback actuator ( 14 ), wherein a steering shaft via a gear transmission with the feedback actuator ( 14 ) is engaged and the gear transmission at least one rack ( 12 . 13 ) and a pinion ( 11 ), wherein two racks ( 12 . 13 ) with the pinion ( 11 ) are engaged, characterized in that one on the two racks ( 12 . 13 ) is directed in the same direction and that each one hydraulic pressure is smaller than the other. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstangen (12, 13) in einer jeweiligen Längserstreckung mit einem Druck beaufschlagbar sind.Steering device according to claim 1, characterized in that the toothed racks ( 12 . 13 ) can be acted upon in a respective longitudinal extent with a pressure. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstangen (12, 13) unter Vorspannung mit dem Ritzel (11) der Lenkwelle in Eingriff stehen.Steering device according to claim 1 or 2, characterized in that the toothed racks ( 12 . 13 ) under pretension with the pinion ( 11 ) of the steering shaft are engaged. Lenkeinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung bei einer Bewegung der Lenkeinrichtung, insbesondere bei einer Bewegung wenigstens einer der Zahnstangen (12, 13) relativ zu dem Ritzel (11), aufrecht gehalten wird.Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the bias voltage during a movement of the steering device, in particular during a movement of at least one of the toothed racks ( 12 . 13 ) relative to the pinion ( 11 ) is held upright. Lenkeinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstangen (12, 13) mit einer druckbeaufschlagenden Einrichtung verbindbar sind.Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the toothed racks ( 12 . 13 ) are connectable to a pressurizing device. Lenkeinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch zumindest einen Hydraulikzylinder (15, 18) Druck auf die Zahnstangen (12, 13) ausübbar ist.Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that by at least one hydraulic cylinder ( 15 . 18 ) Pressure on the racks ( 12 . 13 ) is exercisable. Lenkeinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Hydraulikzylinder (15, 18) Druck auf eine entsprechende Zahnstange (12, 13) ausübt.Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that in each case a hydraulic cylinder ( 15 . 18 ) Pressure on a corresponding rack ( 12 . 13 ) exercises. Lenkeinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolbenhub der zwei Hydraulikzylinder (15, 18) im Wesentlichen gleich ist, wobei die beiden Kolben (17, 21) in einem unteren oder oberen Totpunkt entgegengesetzt zueinander in den jeweiligen Hydraulikzylindern (15, 18) angeordnet sind.Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that a piston stroke of the two hydraulic cylinders ( 15 . 18 ) is substantially the same, the two pistons ( 17 . 21 ) in a lower or upper dead center opposite to each other in the respective hydraulic cylinders ( 15 . 18 ) are arranged. Lenkeinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch einen im Feedback-Aktuator (14) erzeugten Hydraulikdruck ein in einem zweiten Hydraulikzylinder (18) der Rückfallebene anliegender Hydraulikdruck proportional dazu ist.Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that by a in the feedback actuator ( 14 ) generated hydraulic pressure in a second Hydraulic cylinder ( 18 ) the hydraulic pressure applied to the fallback level is proportional thereto.

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