DE102019118479A1

DE102019118479A1 - Feedback actuator for a steering device of a vehicle

Info

Publication number: DE102019118479A1
Application number: DE102019118479.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wöllner; Jochen Rosenfeld
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2021-01-14

Abstract

Feedback-Aktuator (10) für eine Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs, umfassend: zumindest eine Lenkspindel (14) zur Kopplung mit einem Lenkrad (16); zumindest einen Elektromotor (26) zur Bereitstellung eines Motorlenkmoments, wobei eine Welle (32) des Elektromotors (26) im Wirkeingriff mit der Lenkspindel (14) ist; zumindest einen Winkelsensor (29, 35,40) zur Messung einer Winkelstellung der Welle (32) des Elektromotors.Feedback actuator (10) for a steering device of a vehicle, comprising: at least one steering spindle (14) for coupling to a steering wheel (16); at least one electric motor (26) for providing a motor steering torque, wherein a shaft (32) of the electric motor (26) is in operative engagement with the steering spindle (14); at least one angle sensor (29, 35, 40) for measuring an angular position of the shaft (32) of the electric motor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Feedback-Aktuator für eine Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug mit einer Lenkeinrichtung, die einen derartigen Feedback-Aktuator umfasst.The present invention relates to a feedback actuator for a steering device of a vehicle and to a vehicle with a steering device which comprises such a feedback actuator.

Solche Feedback-Aktuatoren werden insbesondere bei sogenannten steer-by-wire Lenksystemen für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Steer-by-wire-Lenksysteme für Kraftfahrzeuge nehmen manuelle Lenkbefehle des Fahrers, wie konventionelle mechanische Lenkungen, durch Drehung eines Lenkrades einer Eingabeeinheit entgegen. Dadurch wird die Drehung einer Lenkwelle bewirkt, die jedoch nicht mechanisch über das Lenkgetriebe mit den zu lenkenden Rädern verbunden ist, sondern mit Drehwinkel- bzw. Drehmomentsensoren zusammenwirkt, die den eingebrachten Lenkbefehl erfassen und ein daraus bestimmtes elektrisches Steuersignal an einen Lenksteller abgeben, der mittels eines elektrischen Stellantriebs einen entsprechenden Lenkeinschlag der Räder einstellt.Such feedback actuators are used in particular in what are known as steer-by-wire steering systems for motor vehicles. Steer-by-wire steering systems for motor vehicles receive manual steering commands from the driver, like conventional mechanical steering systems, by turning a steering wheel of an input unit. This causes the rotation of a steering shaft which, however, is not mechanically connected to the wheels to be steered via the steering gear, but rather interacts with angle of rotation or torque sensors that detect the steering command that is introduced and emit an electrical control signal determined from it to a steering actuator, which by means of an electric actuator sets a corresponding steering angle of the wheels.

Bei steer-by-wire-Systemen erhält der Fahrer von den gelenkten Rädern keine unmittelbare physische Rückmeldung über den Lenkstrang, welche bei konventionellen mechanisch gekoppelten Lenkungen als Reaktions- bzw. Rückstellmoment in Abhängigkeit von der Fahrbahnbeschaffenheit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem aktuellen Lenkwinkel und weiterer Betriebszustände zum Lenkrad zurückgemeldet werden. Die fehlende haptische Rückmeldung erschwert dem Fahrer aktuelle Fahrsituationen sicher zu erfassen und angemessene Lenkmanöver durchzuführen, wodurch die Fahrzeuglenkbarkeit und damit die Fahrsicherheit beeinträchtigt werden.With steer-by-wire systems, the driver does not receive any direct physical feedback from the steered wheels via the steering line, which in conventional mechanically coupled steering systems is a reaction or restoring torque depending on the condition of the road surface, the vehicle speed, the current steering angle and other operating conditions reported back to the steering wheel. The lack of haptic feedback makes it difficult for the driver to safely grasp current driving situations and to carry out appropriate steering maneuvers, which impairs vehicle steerability and thus driving safety.

Zur Erzeugung eines realistischen Fahrgefühls ist es im Stand der Technik bekannt, aus einer tatsächlichen momentanen Fahrsituation Parameter zu erfassen oder in einer Simulation zu berechnen, und aus diesen ein Rückkopplungs-Signal zu bilden, welches in einen Feedback-Aktuator eingespeist wird. Der Feedback-Aktuator ist in die Eingabeeinheit integriert und weist eine Aktuatoreinheit auf, die einen als Handmoment- oder Lenkradsteller dienenden Stellantrieb umfasst, und die abhängig vom Rückkopplungs-Signal ein dem realen Reaktionsmoment entsprechendes Rückstellmoment (Feedbackmoment) über die Lenkwelle in das Lenkrad einkoppelt. Derartige „Force-feedback“-Systeme geben dem Fahrer den Eindruck einer realen Fahrsituation wie bei einer konventionellen Lenkung, was eine intuitive Reaktion erleichtert.In order to generate a realistic driving experience, it is known in the prior art to record parameters from an actual current driving situation or to calculate them in a simulation and to form a feedback signal from these, which is fed into a feedback actuator. The feedback actuator is integrated into the input unit and has an actuator unit which includes an actuator that serves as a manual torque or steering wheel actuator and which, depending on the feedback signal, couples a restoring torque (feedback torque) corresponding to the real reaction torque into the steering wheel via the steering shaft. Such “force feedback” systems give the driver the impression of a real driving situation like with conventional steering, which facilitates an intuitive reaction.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Feedback-Aktuator anzugeben. Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.Against this background, it is an object of the present invention to specify an improved feedback actuator. These and other objects, which are still mentioned on reading the following description or can be recognized by the person skilled in the art, are achieved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims develop the central concept of the present invention in a particularly advantageous manner.

Ein erfindungsgemäßer Feedback-Aktuator für eine Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs, umfasst: zumindest eine Lenkspindel zur Kopplung mit einem Lenkrad; zumindest einen Elektromotor zur Bereitstellung eines Motorlenkmoments, wobei eine Welle des Elektromotors im Wirkeingriff mit der Lenkspindel ist; zumindest einen Winkelsensor bzw. ein Winkelsensorsystem zur Messung einer Winkelstellung der Welle bzw. des Rotors des Elektromotors. Mit anderen Worten schlägt die vorliegende Erfindung vor, die Winkelstellung der Welle des Elektromotors mittels eines Winkelsensors zu erfassen, sodass die Winkelstellung der Welle des Elektromotors als weitere Eingangsgröße für das Rückkopplung-Signal genutzt werden kann. Aufgrund der Winkelstellung der Welle des Elektromotors kann dabei direkt oder indirekt auf die Winkelstellung/Auslenkung des Lenkrads geschlossen werden. Denn wenn die Welle des Elektromotors unmittelbar mit der Lenkspindel verbunden ist, entspricht die Rotation der Welle einer korrespondierenden Rotation der Lenkspindel bzw. des Lenkrads. Alternativ kann zwischen dem Elektromotor und der Lenkspindel auch ein Lenkwiderstandssystem, wie beispielsweise ein Getriebe, angeordnet sein, sodass in diesem Fall eine entsprechende Über- bzw. Untersetzung durch das Getriebe berücksichtigt werden muss, um auf die Winkelstellung/Auslenkung des Lenkrads schließen zu können. Auf Basis der durch den Winkelsensor ermittelten Lenkradposition bzw. auf Basis der Auslenkung der Welle kann anschließend ein Lenkmoment durch den Elektromotor bereitgestellt werden, wobei bei der Bereitstellung des Lenkmoments typischerweise zusätzliche Parameter berücksichtigt werden, wie beispielsweise die aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die aktuelle Querbeschleunigung des Fahrzeugs und dergleichen.A feedback actuator according to the invention for a steering device of a vehicle comprises: at least one steering spindle for coupling to a steering wheel; at least one electric motor for providing a motor steering torque, a shaft of the electric motor being in operative engagement with the steering spindle; at least one angle sensor or an angle sensor system for measuring an angular position of the shaft or the rotor of the electric motor. In other words, the present invention proposes to detect the angular position of the shaft of the electric motor by means of an angle sensor, so that the angular position of the shaft of the electric motor can be used as a further input variable for the feedback signal. Due to the angular position of the shaft of the electric motor, the angular position / deflection of the steering wheel can be inferred directly or indirectly. Because when the shaft of the electric motor is directly connected to the steering spindle, the rotation of the shaft corresponds to a corresponding rotation of the steering spindle or the steering wheel. Alternatively, a steering resistance system, such as a gearbox, can also be arranged between the electric motor and the steering spindle, so that in this case a corresponding step-up or step-down must be taken into account by the gearbox in order to be able to deduce the angular position / deflection of the steering wheel. On the basis of the steering wheel position determined by the angle sensor or on the basis of the deflection of the shaft, a steering torque can then be provided by the electric motor, with additional parameters typically being taken into account when providing the steering torque, such as the current speed of the vehicle, the current lateral acceleration of the Vehicle and the like.

Der Winkelsensor kann dabei an beiden Seiten des Elektromotors angeordnet werden, je nachdem, ob der Elektromotor einseitig oder beidseitig eine Welle aufweist. Bevorzugt in diesem Zusammenhang ist jedoch, dass der Elektromotor an beiden Seiten eine Welle aufweist, wobei an einer Seite des Elektromotors eine Lenkspindel bzw. ein Lenkwiderstandssystem angeordnet ist und an der gegenüberliegenden Seite des Elektromotors zumindest ein Winkelsensor bzw. ein Winkelsensorsystem angeordnet ist.The angle sensor can be arranged on both sides of the electric motor, depending on whether the electric motor has a shaft on one side or on both sides. In this context, however, it is preferred that the electric motor has a shaft on both sides, with a steering spindle or a steering resistance system being arranged on one side of the electric motor and at least one angle sensor or angle sensor system being arranged on the opposite side of the electric motor.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist der Winkelsensor als kapazitiver Sensor ausgebildet, insbesondere als Drehkondensator, umfassend einen an der Welle drehfest angeordneten Rotor und einen diesbezüglich fest angeordneten Stator. In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist der Winkelsensor als optischer Sensor ausgebildet, umfassend zumindest ein lichtemittierendes Element, zumindest ein lichtempfangenes Element und zumindest einen an der Welle angeordneten Impulsgeber. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass das lichtemittierende Element zumindest eine Leuchtdiode, das lichtempfangende Element zumindest einen Fototransistor und der Impulsgeber zumindest eine Schlitzscheibe umfasst. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass der Impulsgeber bzw. die Schlitzscheibe eine 6°-Auflösung aufweist. In einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist der Winkelsensor als induktiver Sensor ausgebildet, umfassend zumindest ein induktives Sensorelement und zumindest einen an der Welle drehfest angeordneten Impulsgeber. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass der Impulsgeber ein Zahnrad oder eine Zählscheibe ist. Der Impulsgeber bzw. das Zahnrad oder die Zählscheibe können dabei vollständig oder teilweise aus einem metallischen Material ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, metallische Elemente/Muster auf dem Impulsgeber bzw. auf dem Zahnrad oder der Zählscheibe anzuordnen.In a first preferred embodiment, the angle sensor is designed as a capacitive sensor, in particular as a rotary capacitor, comprising a non-rotatably arranged on the shaft Rotor and a stator that is fixed in relation to this. In a second preferred embodiment, the angle sensor is designed as an optical sensor, comprising at least one light-emitting element, at least one light-receiving element and at least one pulse generator arranged on the shaft. In this context, it is preferred that the light-emitting element comprises at least one light-emitting diode, the light-receiving element at least one phototransistor and the pulse generator at least one slotted disk. In addition, it is preferred that the pulse generator or the slotted disk has a 6 ° resolution. In a third preferred embodiment, the angle sensor is designed as an inductive sensor, comprising at least one inductive sensor element and at least one pulse generator arranged in a rotationally fixed manner on the shaft. In this context it is preferred that the pulse generator is a gear wheel or a counting disk. The pulse generator or the gearwheel or the counting disk can be made entirely or partially from a metallic material. Alternatively or additionally, there is also the possibility of arranging metallic elements / patterns on the pulse generator or on the gearwheel or the counting disk.

Vorzugsweise umfasst der Feedback-Aktuator weiterhin ein Reibelement zur Bereitstellung einer Grundreibung des Feedback-Aktuators und ein Lenkwiderstandssystem zur Bereitstellung eines Lenkmoments an einem Lenkrad. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass das Lenkwiderstandssystem zumindest ein Getriebe umfasst, vorzugsweise ein Zykloidgetriebe und besonders bevorzugt ein Cyclobelt-Getriebe. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Feedback-Aktuator eine Sperrvorrichtung umfasst.The feedback actuator preferably further comprises a friction element for providing a basic friction of the feedback actuator and a steering resistance system for providing a steering torque on a steering wheel. In this context it is preferred that the steering resistance system comprises at least one transmission, preferably a cycloid transmission and particularly preferably a Cyclobelt transmission. It is also preferred that the feedback actuator comprises a locking device.

Besonders bevorzugt umfasst der Feedback-Aktuator, eine äußere Gehäuseanordnung, umfassend eine Lenkspindel zur Kopplung mit einem Lenkrad, wobei die Lenkspindel um ihre Längsachse drehbar in der Gehäuseanordnung gelagert ist, ein Lager zur Lagerung der Lenkspindel, ein entlang der Längsachse angeordnetes Reibelement zur Erzeugung einer Grundreibung des Feedback-Aktuators, eine Sperrvorrichtung für Funktionen, die ein aktives Stellmoment größer als ein definiertes Lenkmoment eines Motors erfordern, einen Winkelsensor bzw. ein Winkelsensorsystem zur Ermittlung der Rotorlage für die Regelung eines Motors und mindestens einen ersten Motor zum aktiven Stellen eines Motorlenkmoments in einem eingeschalteten Betriebszustand eines Fahrzeugs, wobei der Feedback-Aktuator ein Lenkwiderstandssystem zur Bereitstellung des definierten Lenkmoments am Lenkrad aufweist.The feedback actuator particularly preferably comprises an outer housing arrangement, comprising a steering spindle for coupling to a steering wheel, the steering spindle being rotatably mounted in the housing arrangement about its longitudinal axis, a bearing for mounting the steering spindle, a friction element arranged along the longitudinal axis for generating a Basic friction of the feedback actuator, a locking device for functions that require an active actuating torque greater than a defined steering torque of a motor, an angle sensor or an angle sensor system for determining the rotor position for regulating a motor and at least one first motor for actively setting a motor steering torque in a switched-on operating state of a vehicle, the feedback actuator having a steering resistance system for providing the defined steering torque on the steering wheel.

Als besonders vorteilhafte Lösung für eine kompakte Bauweise hat sich herausgestellt, dass das Lenkwiderstandssystem ein Getriebe ist. Insbesondere kann das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis von einschließlich 50:1 bis zu einschließlich 70:1 aufweisen, vorzugsweise im Wesentlichen 60:1 aufweisen. Ein solches Übersetzungsverhältnis hat sich als vorteilhaft herausgestellt, um einerseits eine kompakte Bauweise zu ermöglichen und andererseits eine möglichst komponentenschonende Konstruktion zu erlauben.As a particularly advantageous solution for a compact design, it has been found that the steering resistance system is a transmission. In particular, the transmission can have a transmission ratio of 50: 1 inclusive up to 70: 1 inclusive, preferably essentially 60: 1. Such a transmission ratio has proven to be advantageous, on the one hand, to enable a compact design and, on the other hand, to allow a construction that is as gentle on components as possible.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das Lenkwiderstandssystem ein als Zykloidgetriebe ausgebildetes Getriebe aufweist. Dabei treibt ein Exzenter einer Antriebseinheit eine Kurvenscheibe an, die sich innerhalb eines ortsfesten Bolzenrings abwälzt und Pins einer Abtriebseinheit mitführt. Dies erlaubt eine möglichst kompakte Bauweise, wobei das Getriebe zudem geräusch- und verschleißarm bei einer gleichmäßigen Lastenverteilung wirkt. Dies ermöglicht eine hohe Lebensdauer.It can be provided here that the steering resistance system has a transmission designed as a cycloid transmission. An eccentric of a drive unit drives a cam disk, which rolls within a stationary bolt ring and carries pins of a drive unit. This allows a construction that is as compact as possible, the transmission also having a low noise and low wear effect with an even load distribution. This enables a long service life.

Alternativ zum Zykloidgetriebe kann vorgesehen sein, dass das Lenkwiderstandssystem ein als Cyclobelt-Getriebe ausgebildetes Getriebe aufweist. Dieses hat den Vorteil einer besonders spielarmen Ausgestaltungsform. Das Cyclobelt-Getriebe kann vorzugsweise einen mit der Motorwelle mittelbar oder unmittelbar verbundenen und als Sonnenrad ausgebildeten Getriebeeingang aufweisen, der von mindestens drei Planetenrädern umgeben ist, die von einem einzigen Riemen umspannt sind, wobei der Riemen von einem mit der Lenkspindel verbundenen und insbesondere als Hohlrad ausgebildeten Getriebeabtrieb umgeben ist, wobei der Getriebeeingang und der Getriebeabtrieb koaxial zueinander angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Komponenten kann eine gleichmäßige Kraftverteilung erfolgen, sodass die Komponentenlebensdauer erhöht ist. Weiterhin bevorzugt kann der Getriebeeingang außenseitig eine zumindest teilweise elastische Ummantelung zur akustischen Entkopplung aufweisen.As an alternative to the cycloid transmission, it can be provided that the steering resistance system has a transmission designed as a Cyclobelt transmission. This has the advantage of a particularly low-play embodiment. The Cyclobelt transmission can preferably have a transmission input directly or indirectly connected to the motor shaft and designed as a sun gear, which is surrounded by at least three planetary gears that are spanned by a single belt, the belt being connected to the steering spindle and in particular as a ring gear trained transmission output is surrounded, wherein the transmission input and the transmission output are arranged coaxially to one another. This arrangement of the components allows a uniform distribution of forces, so that the component service life is increased. Furthermore, the transmission input can preferably have an at least partially elastic casing on the outside for acoustic decoupling.

Um das Drehmoment möglichst gleichmäßig und zudem geräuscharm zu übertragen, kann der Riemen eine Innen- und/oder Außenverzahnung aufweisen. Im Betrieb des Feedback-Aktuators erfolgt eine Zwangsführung zwischen den Planetenrädern und dem insbesondere als Hohlrad ausgebildeten Getriebeabtrieb. Dies ermöglicht eine spielarme Ausgestaltung des Feedback Aktuators.In order to transmit the torque as evenly as possible and also with as little noise as possible, the belt can have internal and / or external teeth. When the feedback actuator is in operation, there is forced guidance between the planetary gears and the transmission output, which is designed in particular as a ring gear. This enables the feedback actuator to be designed with little play.

Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus eine Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs mit einem oben beschriebenen Feedback-Aktuator. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass die Lenkeinrichtung keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und den zu lenkenden Rädern umfasst.The present invention also relates to a steering device of a vehicle with a feedback actuator described above. In this context, it is preferred that the steering device does not include any mechanical connection between the steering wheel and the wheels to be steered.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, dem Ausführungsbeispiel und den Figuren. Darin zeigt:

1 eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Feedback-Aktuators;
2 eine schematische Ansicht eines ersten Winkelsensors in Form eines kapazitiven Winkelsensors;
3 eine schematische Ansicht eines zweiten Winkelsensors in Form eines optischen Winkelsensors; und
4 eine schematische Ansicht eines dritten Winkelsensors in Form eines induktiven Winkelsensors.

Further features, advantages and possible applications of the present invention emerge from the following description, the embodiment and the figures. It shows:

1 a schematic view of a preferred embodiment of a feedback actuator according to the invention;
2 a schematic view of a first angle sensor in the form of a capacitive angle sensor;
3 a schematic view of a second angle sensor in the form of an optical angle sensor; and
4th a schematic view of a third angle sensor in the form of an inductive angle sensor.

1 zeigt einen Feedback-Aktuator 10 für eine Lenkeinrichtung mit einem definierten Lenkmoment, mit einer äußeren Gehäuseanordnung 12, umfassend eine Lenkspindel bzw. eine Welle 14 zur Kopplung mit einem Lenkrad 16, wobei die Lenkspindel 14 um ihre Längsachse drehbar in der Gehäuseanordnung 12 gelagert ist, wobei Lager 18 zur Lagerung der Lenkspindel 14 vorgesehen sind, ein entlang der Längsachse angeordnetes Reibelement 20 zur Erzeugung einer Grundreibung des Feedback-Aktuators 10, eine Sperrvorrichtung 22 für Funktionen, die ein aktives Stellmoment größer als ein definiertes Lenkmoment eines Elektromotors 26 erfordern, ein Winkelsensorsystem 24 zur Ermittlung/Messung einer Winkelstellung einer Welle des Elektromotors 26 bzw. zur Ermittlung/Messung einer Rotorlage des Elektromotors 26. Der Feedback-Aktuator 10 weist darüber hinaus ein Lenkwiderstandssystem 28 zur Bereitstellung des definierten Lenkmoments am Lenkrad 16 auf. Als besonders vorteilhafte Lösung für eine kompakte Bauweise hat sich herausgestellt, dass das Lenkwiderstandssystem 28 ein Getriebe ist. Insbesondere kann das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis von einschließlich 50:1 bis zu einschließlich 70:1 aufweisen, vorzugsweise im Wesentlichen 60:1 aufweisen. Ein solches Übersetzungsverhältnis hat sich als vorteilhaft herausgestellt, um einerseits eine kompakte Bauweise zu ermöglichen und andererseits eine möglichst komponentenschonende Konstruktion zu erlauben. 1 shows a feedback actuator 10 for a steering device with a defined steering torque, with an outer housing arrangement 12 , comprising a steering shaft or a shaft 14th for coupling with a steering wheel 16 , with the steering shaft 14th rotatable about its longitudinal axis in the housing arrangement 12 is stored, bearing 18th for mounting the steering spindle 14th are provided, a friction element arranged along the longitudinal axis 20th to generate a basic friction of the feedback actuator 10 , a locking device 22nd for functions that have an active actuating torque greater than a defined steering torque of an electric motor 26th require an angle sensor system 24 for determining / measuring an angular position of a shaft of the electric motor 26th or to determine / measure a rotor position of the electric motor 26th . The feedback actuator 10 also has a steering resistance system 28 to provide the defined steering torque on the steering wheel 16 on. A particularly advantageous solution for a compact design has been found to be that the steering resistance system 28 is a gear. In particular, the transmission can have a transmission ratio of 50: 1 inclusive up to and including 70: 1, preferably essentially 60: 1. Such a transmission ratio has proven to be advantageous, on the one hand, to enable a compact design and, on the other hand, to allow a construction that is as gentle on components as possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Lenkwiderstandssystem 28 ein als Zykloidgetriebe ausgebildetes Getriebe aufweist. Dabei treibt ein Exzenter einer Antriebseinheit eine Kurvenscheibe an, die sich innerhalb eines ortsfesten Bolzenrings abwälzt und Pins einer Abtriebseinheit mitführt. Dies erlaubt eine möglichst kompakte Bauweise, wobei das Getriebe zudem geräusch- und verschleißarm bei einer gleichmäßigen Lastenverteilung wirkt. Dies ermöglicht eine hohe Lebensdauer. Alternativ zum Zykloidgetriebe kann vorgesehen sein, dass das Lenkwiderstandssystem 28 ein als Cyclobelt-Getriebe ausgebildetes Getriebe aufweist. Dieses hat den Vorteil einer besonders spielarmen Ausgestaltungsform. Das Cyclobelt-Getriebe kann einen mit der Welle mittelbar oder unmittelbar verbundenen und als Sonnenrad ausgebildeten Getriebeeingang 30 aufweisen, der von mindestens drei Planetenrädern umgeben ist, die von einem einzigen Riemen umspannt sind, wobei der Riemen von einem mit der Lenkspindel 14 verbundenen und insbesondere als Hohlrad ausgebildeten Getriebeabtrieb umgeben ist, wobei der Getriebeeingang und der Getriebeabtrieb koaxial zueinander angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Komponenten kann eine gleichmäßige Kraftverteilung erfolgen, sodass die Komponentenlebensdauer erhöht ist. Weiterhin bevorzugt kann der Getriebeeingang außenseitig eine zumindest teilweise elastische Ummantelung zur akustischen Entkopplung aufweisen. Um das Drehmoment möglichst gleichmäßig und zudem geräuscharm zu übertragen, kann der Riemen eine Innen- und Außenverzahnung aufweisen.According to an advantageous embodiment of the invention it can be provided that the steering resistance system 28 has a gear designed as a cycloid gear. An eccentric of a drive unit drives a cam disk, which rolls within a fixed pin ring and carries pins of a drive unit. This allows a construction that is as compact as possible, the transmission also having a low noise and low wear effect with an even load distribution. This enables a long service life. As an alternative to the cycloid transmission, it can be provided that the steering resistance system 28 has a transmission designed as a Cyclobelt transmission. This has the advantage of a particularly low-clearance embodiment. The Cyclobelt transmission can have a transmission input that is directly or indirectly connected to the shaft and designed as a sun gear 30th have, which is surrounded by at least three planetary gears, which are spanned by a single belt, the belt of one with the steering shaft 14th connected and in particular designed as a ring gear transmission output is surrounded, wherein the transmission input and the transmission output are arranged coaxially to each other. This arrangement of the components allows the force to be evenly distributed, so that the component service life is increased. Furthermore, the transmission input can preferably have an at least partially elastic casing on the outside for acoustic decoupling. In order to transmit the torque as evenly and quietly as possible, the belt can have internal and external teeth.

2 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Winkelsensors 29 bzw. Winkelsensorsystems 29 in Form eines kapazitiven Winkelsensors 29. Der kapazitive Winkelsensor 29 ist dabei als Drehkondensator ausgebildet und umfasst einen Rotor 30 und einen Stator 31. Der Rotor 30 steht dabei drehfest mit der Welle 32 des Elektromotors 26 im Eingriff. Demgegenüber ist der Stator 31 fest angeordnet, d.h. dieser dreht sich nicht mit der Welle 32 des Elektromotors 26 mit. Dadurch kann die Winkelstellung der Welle 32 des Elektromotors 26 erfasst werden, sodass die Winkelstellung der Welle 32 des Elektromotors 26 als weitere Eingangsgröße für ein Rückkopplung-Signal genutzt werden kann. Wie bereits ausgeführt, kann aufgrund der Winkelstellung der Welle 32 des Elektromotors 26 direkt oder indirekt auf die Winkelstellung/Auslenkung des Lenkrads 16 geschlossen werden. Denn wenn die Welle 32 des Elektromotors 26 unmittelbar mit der Lenkspindel 14 verbunden ist, entspricht die Rotation der Welle 32 einer korrespondierenden Rotation der Lenkspindel 14 bzw. des Lenkrads 16. Wie in 1 gezeigt, kann allerdings zwischen dem Elektromotor 26 und der Lenkspindel 14 auch ein Lenkwiderstandssystem 28 angeordnet sein, sodass in diesem Fall eine entsprechende Über- bzw. Untersetzung berücksichtigt werden muss, um die Winkelstellung/Auslenkung des Lenkrads 16 ermitteln zu können. 2 shows a schematic view of a first angle sensor 29 or angle sensor system 29 in the form of a capacitive angle sensor 29 . The capacitive angle sensor 29 is designed as a variable capacitor and includes a rotor 30th and a stator 31 . The rotor 30th stands rotationally fixed to the shaft 32 of the electric motor 26th in engagement. The stator is opposite 31 fixed, ie it does not rotate with the shaft 32 of the electric motor 26th With. This can change the angular position of the shaft 32 of the electric motor 26th are detected so that the angular position of the shaft 32 of the electric motor 26th can be used as a further input variable for a feedback signal. As already stated, due to the angular position of the shaft 32 of the electric motor 26th directly or indirectly on the angular position / deflection of the steering wheel 16 getting closed. Because if the wave 32 of the electric motor 26th directly to the steering spindle 14th is connected, the rotation corresponds to the shaft 32 a corresponding rotation of the steering shaft 14th or the steering wheel 16 . As in 1 shown, however, between the electric motor 26th and the steering shaft 14th also a steering resistance system 28 be arranged so that in this case a corresponding step-up or step-down must be taken into account in order to adjust the angular position / deflection of the steering wheel 16 to be able to determine.

3 zeigt eine schematische Ansicht eines zweiten Winkelsensors 35 in Form eines optischen Winkelsensors 35. Der optische Winkelsensor 35 umfasst zumindest ein lichtemittierendes Element 36, zumindest ein lichtempfangenes Element 37 und zumindest einen an der Welle 32 des Elektromotors 26 angeordneten Impulsgeber 38. Das lichtemittierende Element 36 ist vorzugsweise eine Leuchtdiode 36, das lichtempfangende Element 37 ist vorzugsweise ein Fototransistor 37 und der Impulsgeber ist vorzugsweise eine Schlitzscheibe 38. 3 shows a schematic view of a second angle sensor 35 in the form of an optical angle sensor 35 . The optical angle sensor 35 comprises at least one light-emitting element 36 , at least one light receiving element 37 and at least one on the shaft 32 of the electric motor 26th arranged pulse generator 38 . The light emitting element 36 is preferably a light emitting diode 36 , the light receiving element 37 is preferably a phototransistor 37 and the pulse generator is preferably a slotted disc 38 .

4 zeigt eine schematische Ansicht eines dritten Winkelsensors 40 in Form eines induktiven Winkelsensors 40. Der induktive Winkelsensor 40 umfasst zumindest ein induktives Sensorelement 41 und zumindest einen an der Welle 32 des Elektromotors 26 angeordneten Impulsgeber 42. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass der Impulsgeber 42 eine Zählscheibe 42 ist, auf der metallische Elemente/Muster 43 angeordnet sind. In 4 sind dabei die unterschiedlichen Positionsmöglichkeiten eines induktiven Sensorelements 41 gezeigt. 4th shows a schematic view of a third angle sensor 40 in the form of an inductive angle sensor 40 . The inductive angle sensor 40 comprises at least one inductive sensor element 41 and at least one on the shaft 32 of the electric motor 26th arranged pulse generator 42 . In this context it is preferred that the pulse generator 42 a counting disk 42 on which metallic elements / patterns 43 are arranged. In 4th are the different possible positions of an inductive sensor element 41 shown.

Die vorliegende Erfindung ist dabei allerdings nicht auf das vorhergehend bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist. Insbesondere können ein oder mehrere Winkelsensoren an der Welle des Elektromotors angeordnet werden, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezifische Positionierung des oder der Winkelsensor beschränkt ist.However, the present invention is not restricted to the previously preferred exemplary embodiment, as long as it is covered by the subject matter of the following claims. In particular, one or more angle sensors can be arranged on the shaft of the electric motor, the present invention not being limited to a specific positioning of the angle sensor or sensors.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: Feedback-AktuatorFeedback actuator
1212: GehäuseanordnungHousing arrangement
1414th: Lenkspindel/WelleSteering spindle / shaft
1616: Lenkradsteering wheel
1818th: Lagerwarehouse
2020th: ReibelementFriction element
2222nd: SperrvorrichtungLocking device
2424: Winkelsensorsystem/WinkelsensorAngle sensor system / angle sensor
2626th: ElektromotorElectric motor
2828: LenkwiderstandssystemSteering resistance system
2929: erster Winkelsensor/kapazitiver Winkelsensorfirst angle sensor / capacitive angle sensor
3030th: Rotorrotor
3131: Statorstator
3232: Welle des ElektromotorsElectric motor shaft
3535: zweiter Winkelsensor/optischer Winkelsensorsecond angle sensor / optical angle sensor
3636: lichtemittierendes Elements/Leuchtdiodenlight-emitting element / light-emitting diodes
3737: lichtempfangendes Element/Fototransistorlight receiving element / phototransistor
3838: Impulsgeber/SchlitzscheibePulse generator / slotted disc
4040: dritter Winkelsensor/induktiver Winkelsensorthird angle sensor / inductive angle sensor
4141: induktives Sensorelementinductive sensor element
4242: Impulsgeber/ZählscheibePulse generator / counting disk

Claims

Feedback-Aktuator (10) nach Anspruch 1, wobei der Winkelsensor (29, 35,40) als kapazitiven Sensor (29) ausgebildet ist, insbesondere als Drehkondensator (29), umfassend einen an der Welle (32) angeordneten Rotor (30) und einen diesbezüglich fest angeordneten Stator (31).Feedback actuator (10) Claim 1 , wherein the angle sensor (29, 35, 40) is designed as a capacitive sensor (29), in particular as a variable capacitor (29), comprising a rotor (30) arranged on the shaft (32) and a stator (31) fixedly arranged in this regard.

Feedback-Aktuator (10) nach Anspruch 1, wobei der Winkelsensor (29, 35,40) als optischer Sensor (35) ausgebildet ist, umfassend zumindest ein lichtemittierendes Element (36), zumindest ein lichtempfangenes Element (37) und zumindest einen an der Welle (32) angeordneten Impulsgeber (38).Feedback actuator (10) Claim 1 , wherein the angle sensor (29, 35, 40) is designed as an optical sensor (35), comprising at least one light-emitting element (36), at least one light-receiving element (37) and at least one pulse generator (38) arranged on the shaft (32) .

Feedback-Aktuator (10) nach Anspruch 3, wobei das lichtemittierende Element (36) zumindest eine Leuchtdiode (36), das lichtempfangende Element (37) zumindest einen Fototransistor (37) und der Impulsgeber (38) zumindest eine Schlitzscheibe (38) umfasst.Feedback actuator (10) Claim 3 wherein the light-emitting element (36) comprises at least one light-emitting diode (36), the light-receiving element (37) at least one phototransistor (37) and the pulse generator (38) comprises at least one slotted disc (38).

Feedback-Aktuator (10) nach Anspruch 1, wobei der Winkelsensor (29, 35,40) als induktiver Sensor (40) ausgebildet ist, umfassend zumindest ein induktives Sensorelement (41) und zumindest einen an der Welle (32) angeordneten Impulsgeber (42).Feedback actuator (10) Claim 1 , wherein the angle sensor (29, 35, 40) is designed as an inductive sensor (40), comprising at least one inductive sensor element (41) and at least one pulse generator (42) arranged on the shaft (32).

Feedback-Aktuator (10) nach Anspruch 5, wobei der Impulsgeber (42) ein Zahnrad oder eine Zählscheibe ist.Feedback actuator (10) Claim 5 , wherein the pulse generator (42) is a gear or a counting disk.

Feedback-Aktuator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Feedback-Aktuator (10) weiterhin ein Reibelement (20) zur Bereitstellung einer Grundreibung des Feedback-Aktuators (10) und Lenkwiderstandssystem (28) zur Bereitstellung eines Lenkmoments an einem Lenkrad (16) umfasst.Feedback actuator (10) according to one of the preceding claims, wherein the feedback actuator (10) further comprises a friction element (20) for providing a basic friction of the feedback actuator (10) and a steering resistance system (28) for providing a steering torque on a steering wheel ( 16) includes.

Feedback-Aktuator (10) nach Anspruch 7, wobei das Lenkwiderstandssystem (28) zumindest ein Getriebe, vorzugsweise ein Zykloidgetriebe und besonders bevorzugt ein Cyclobelt-Getriebe umfasst.Feedback actuator (10) Claim 7 , wherein the steering resistance system (28) comprises at least one transmission, preferably a cycloid transmission and particularly preferably a Cyclobelt transmission.

Feedback-Aktuator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Feedback-Aktuator (10) weiterhin eine Sperrvorrichtung (22) umfasst.Feedback actuator (10) according to one of the preceding claims, wherein the feedback actuator (10) further comprises a locking device (22).

Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs, umfassend zumindest einen Feedback-Aktuator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Lenkeinrichtung vorzugsweise keine mechanische Verbindung zwischen Lenkrad (16) und den zu lenkenden Rädern umfasst.Steering device of a vehicle, comprising at least one feedback actuator (10) according to one of the Claims 1 to 9 , the steering device preferably not comprising a mechanical connection between the steering wheel (16) and the wheels to be steered.