DE102019208814A1 - Device for generating a steering torque and steer-by-wire steering system - Google Patents

Device for generating a steering torque and steer-by-wire steering system Download PDF

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DE102019208814A1
DE102019208814A1 DE102019208814.7A DE102019208814A DE102019208814A1 DE 102019208814 A1 DE102019208814 A1 DE 102019208814A1 DE 102019208814 A DE102019208814 A DE 102019208814A DE 102019208814 A1 DE102019208814 A1 DE 102019208814A1
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Simon Vaupel
Florian Kling
Bruno Branco
Christian Mayer
Balaji Kalyanasundaram
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Erzeugen eines Lenkmoments für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem an einem Servogetriebe (4) befestigbaren Gehäuse (12), einem innerhalb des Gehäuses (12) mit einer Anlagefläche (4a1) einer Getriebeausgangswelle (4a) des Servogetriebes (4) in Kontakt bringbaren Anpresselement (14), und einem mit dem Anpresselement (14) in Wirkverbindung stehenden Stellelement (16), welches dazu ausgebildet ist, eine durch das Anpresselement (14) auf die Anlagefläche (4a1) der Getriebeausgangswelle (4a) des Servogetriebes (4) wirkende Anpresskraft einzustellen.The invention relates to a device (10) for generating a steering torque for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, with a housing (12) that can be fastened to a servo gear (4), one inside the housing (12) with a contact surface (4a1 ) a transmission output shaft (4a) of the servo transmission (4) which can be brought into contact with a pressure element (14), and an actuating element (16) which is operatively connected to the pressure element (14) and which is designed to apply a pressure element (14) to the contact surface (4a1) of the gear output shaft (4a) of the servo gear (4) to set the applied contact pressure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Lenkmoments für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a device for generating a steering torque for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle. The invention also relates to a steer-by-wire steering system for a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Im Rahmen von Steer-by-Wire-Lenksystemen ist herkömmlicherweise die an einem ersten axialen Endabschnitt mit dem Lenkrad verbundene Lenkwelle an einem zweiten axialen Endabschnitt mit einem mit einer elektrischen Maschine gekoppelten Getriebe verbunden. Die elektrische Maschine ist dazu ausgebildet, ein fahrsituationsabhängiges Lenkmoment zu erzeugen.In the context of steer-by-wire steering systems, the steering shaft connected at a first axial end section to the steering wheel is conventionally connected at a second axial end section to a transmission coupled to an electric machine. The electric machine is designed to generate a steering torque that is dependent on the driving situation.

Die elektrische Maschine erzeugt daher ein auf die Lenkwelle wirkendes Drehmoment, welches zum einen die Aufgabe erfüllt, eine Drehgeschwindigkeit des Lenkrads durch ein entsprechendes Lenkmoment zu begrenzen bzw. zu dämpfen und des Weiteren ein Drehmoment zu erzeugen, welches ein Rückstellen der Lenkwelle in eine Mittenstellung bewirkt.The electric machine therefore generates a torque acting on the steering shaft, which on the one hand fulfills the task of limiting or damping a rotational speed of the steering wheel by means of a corresponding steering torque and also generating a torque which causes the steering shaft to be reset to a central position .

DE 10 2017 214 530 A1 offenbart ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkungsgehäuse, einer abschnittsweise in das Lenkungsgehäuse eingefügten und in diesem drehbar gelagerte Lenkwelle und einem Elektromotor, wobei eine Motorwelle des Elektromotors mit der Lenkwelle gekoppelt ist, und wobei ein Rotor des Elektromotors konzentrisch zur Lenkwelle angeordnet ist, wobei die Motorwelle des Elektromotors zumindest abschnittsweise als Hohlwelle ausgebildet ist. DE 10 2017 214 530 A1 discloses a steer-by-wire steering system for a motor vehicle with a steering housing, a steering shaft inserted in sections into the steering housing and rotatably mounted in this, and an electric motor, a motor shaft of the electric motor being coupled to the steering shaft, and a rotor of the electric motor concentrically is arranged to the steering shaft, wherein the motor shaft of the electric motor is at least partially designed as a hollow shaft.

Es ist daher wünschenswert, im Falle eines Ausfalls der elektrischen Maschine eine Rückfallebene zur Erzeugung eines Lenkmoments zu haben.It is therefore desirable to have a fallback level for generating a steering torque in the event of a failure of the electrical machine.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Lenkmoments für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved with a device for generating a steering torque for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle with the features of claim 1.

Die Aufgabe wird des Weiteren mit einem Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.The object is also achieved with a steer-by-wire steering system for a motor vehicle with the features of patent claim 12.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Lenkmoments für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem an einem Servogetriebe befestigbaren Gehäuse, einem innerhalb des Gehäuses mit einer Anlagefläche einer Getriebeausgangswelle des Servogetriebes in Kontakt bringbaren Anpresselement, und einem mit dem Anpresselement in Wirkverbindung stehenden Stellelement, welches dazu ausgebildet ist, eine durch das Anpresselement auf die Anlagefläche der Getriebeausgangswelle des Servogetriebes wirkende Anpresskraft einzustellen.The present invention provides a device for generating a steering torque for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, with a housing that can be fastened to a servo transmission, a pressure element which can be brought into contact within the housing with a contact surface of a transmission output shaft of the servo transmission, and a pressure element with the An actuating element which is operatively connected to the pressure element and which is designed to set a pressure force acting by the pressure element on the contact surface of the transmission output shaft of the servo transmission.

Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine zum Erzeugen eines Lenkmoments, einem mit der elektrischen Maschine gekoppelten Servogetriebe, welches eine Getriebeausgangswelle und eine mit einer Lenkwelle verbundene Getriebeeingangswelle aufweist, und der mit der Getriebeausgangswelle gekoppelten erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen eines Lenkmoments.The present invention further provides a steer-by-wire steering system for a motor vehicle, with an electric machine for generating a steering torque, a servo gear coupled to the electric machine, which has a gear output shaft and a gear input shaft connected to a steering shaft, and the with the transmission output shaft coupled device according to the invention for generating a steering torque.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Vorsehen der Vorrichtung zum Erzeugen eines Lenkmoments für das Steer-by-Wire-Lenksystem für das Kraftfahrzeug eine mechanische Rückfallebene für das Steer-by-Wire-Lenksystem bereitzustellen, die es ermöglicht, mit mechanischen Mitteln die Lenkwelle mit einem einstellbaren Lenkmoment zu beaufschlagen.One idea of the present invention is to provide a mechanical fallback level for the steer-by-wire steering system by providing the device for generating a steering torque for the steer-by-wire steering system for the motor vehicle, which enables the To apply an adjustable steering torque to the steering shaft.

Die durch das Anpresselement auf die Anlagefläche der Getriebeausgangswelle des Servogetriebes wirkende Anpresskraft bewirkt somit in vorteilhafter Weise auch in Abwesenheit eines durch die elektrische Maschine erzeugten Lenkmoments ein mechanisch erzeugtes Lenkmoment. Somit bleibt auch im Falle eines Ausfalls der elektrischen Maschine ein vorgegebenes durch das Anpresselement erzeugte mechanische Lenkmoment des Steer-by-Wire-Lenksystems erhalten.The pressing force acting through the pressing element on the contact surface of the transmission output shaft of the servo transmission thus advantageously effects a mechanically generated steering torque even in the absence of a steering torque generated by the electrical machine. Thus, even in the event of a failure of the electrical machine, a predetermined mechanical steering torque of the steer-by-wire steering system generated by the pressure element is retained.

Des Weiteren kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Differenz zwischen einem statischen Lenkmoment und einem dynamischen Lenkmoment bei Ausfall einer durch die elektrische Maschine erzeugten Lenkkraftunterstützung in vorteilhafter Weise verringert werden.Furthermore, with the device according to the invention, a difference between a static steering torque and a dynamic steering torque in the event of failure of a steering force assistance generated by the electrical machine can advantageously be reduced.

Das statische Lenkmoment ist das Lenkmoment, welches bei einem Anlenken aus einem statischen Zustand des Lenksystems heraus, d.h. im Bereich geringer Lenkwinkel, vom Fahrer aufgewendet werden muss. Das dynamische Lenkmoment ist das sich an das statische Lenkmoment bei größeren Lenkwinkeln anschließende verringerte Lenkmoment.The static steering torque is the steering torque that occurs when the steering system is turned from a static state, i.e. must be used by the driver in the area of low steering angles. The dynamic steering torque is the reduced steering torque following the static steering torque at larger steering angles.

Durch die Reduzierung der Differenz zwischen statischem und dynamischem Lenkmoment kann somit bei Ausfall der durch die elektrische Maschine erzeugten Lenkkraftunterstützung eine verbesserte Lenkbarkeit bzw. ein gleichmäßigeres Lenkmoment über den gesamten Lenkwinkelbereich ermöglicht werden.By reducing the difference between the static and dynamic steering torque, if the steering force assistance generated by the electrical machine fails, improved steerability or more uniformity can be achieved Steering torque can be made possible over the entire steering angle range.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and developments emerge from the subclaims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und parallel und/oder konzentrisch zur Getriebeausgangswelle des Servogetriebes anordenbar ist. Somit kann in vorteilhafter Weise eine optimale Krafteinwirkung bzw. Einstellbarkeit der Anpresskraft durch das Anpresselement erreicht werden.According to a preferred development, it is provided that the housing is essentially hollow-cylindrical and can be arranged parallel and / or concentrically to the gear output shaft of the servo gear. Thus, in an advantageous manner, an optimal force action or adjustability of the pressing force can be achieved by the pressing element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse an einem ersten axialen Endabschnitt eine erste Öffnung zur Aufnahme der Getriebeausgangswelle des Servogetriebes und Befestigungsmittel zur Befestigung am Servogetriebe aufweist, und wobei das Gehäuse an einem zweiten axialen Endabschnitt eine zweite Öffnung aufweist, welche im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.According to a further preferred development, it is provided that the housing has a first opening on a first axial end section for receiving the transmission output shaft of the servo transmission and fastening means for fastening to the servo transmission, and wherein the housing has a second opening on a second axial end section which essentially is circular.

Somit kann das Gehäuse in vorteilhafter Weise optimal am Servogetriebe angebracht werden.The housing can thus be optimally attached to the servo gearbox in an advantageous manner.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Stellelement in einer Aufnahme des Gehäuses axial verschiebbar angeordnet ist, wobei das Stellelement dazu ausgebildet ist, durch axiale Verschiebung relativ zum Gehäuse die durch das Anpresselement auf die Anlagefläche der Getriebeausgangswelle des Servogetriebes wirkende Anpresskraft einzustellen. Somit kann in vorteilhafter Weise die durch das Anpresselement auf die Getriebeausgangswelle wirkende Anpresskraft individuell eingestellt werden.According to a further preferred development it is provided that the actuating element is arranged axially displaceably in a receptacle of the housing, the actuating element being designed to adjust the contact pressure acting by the contact element on the contact surface of the gear output shaft of the servo gear by axial displacement relative to the housing. The pressing force acting on the transmission output shaft by the pressing element can thus be set individually in an advantageous manner.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Anpresselement durch eine Tellerfeder ausgebildet ist, und wobei die Anlagefläche der Getriebeausgangswelle des Servogetriebes axial ausgerichtet ist. Aufgrund dieser Kombination kann somit die durch das Anpresselement auf die Getriebeausgangswelle wirkende Kraft optimal auf die Getriebeausgangswelle übertragen werden.According to a further preferred development, it is provided that the pressure element is formed by a plate spring, and the contact surface of the gear output shaft of the servo gear is axially aligned. Due to this combination, the force acting on the transmission output shaft through the pressure element can be optimally transmitted to the transmission output shaft.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Stellelement durch eine Schraube ausgebildet ist, deren Außengewinde mit einem Innengewinde der Aufnahme des Gehäuses im Eingriff ist, wobei die Aufnahme des Gehäuses am zweiten axialen Endabschnitt des Gehäuses, insbesondere an einer axialen Wandfläche am zweiten axialen Endabschnitt des Gehäuses angeordnet ist. Somit kann die durch das Stellelement einstellbare Anpresskraft des Anpresselements in vorteilhafter Weise stufenlos eingestellt werden.According to a further preferred development it is provided that the adjusting element is formed by a screw whose external thread engages with an internal thread of the receptacle of the housing, the receptacle of the housing on the second axial end portion of the housing, in particular on an axial wall surface on the second axial End portion of the housing is arranged. Thus, the contact pressure of the contact pressure element that can be adjusted by the adjusting element can advantageously be set continuously.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Stellelement innerhalb des Gehäuses angeordnet und durch die zweite Öffnung des Gehäuses betätigbar ist. Somit kann eine einfache Betätigbarkeit des Stellelements von außerhalb des Gehäuses gewährleistet werden.According to a further preferred development it is provided that the adjusting element is arranged inside the housing and can be actuated through the second opening of the housing. Simple actuation of the actuating element from outside the housing can thus be ensured.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Anpresselement eine erste Anlagefläche zum Anpressen an die Anlagefläche der Getriebeausgangswelle des Servogetriebes, eine zweite Anlagefläche zum Anpressen an das Stellelement und einen zwischen der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche angeordneten Verbindungsabschnitt aufweist. Somit weist das Anpresselement in vorteilhafter Weise eine sichere und stabile Auflage sowohl an der Anlagefläche der Getriebeausgangswelle als auch an der Anlagefläche des Stellelements auf.According to a further preferred development, it is provided that the pressing element has a first contact surface for pressing against the contact surface of the gear output shaft of the servo transmission, a second contact surface for pressing against the actuating element and a connecting section arranged between the first contact surface and the second contact surface. Thus, the pressure element advantageously has a secure and stable support both on the contact surface of the transmission output shaft and on the contact surface of the actuating element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Stellelement an einer zur Innenseite des Gehäuses zugewandten Innenseite eine Aussparung aufweist, in welche die zweite Anlagefläche des Anpresselements einfügbar ist. Somit weist das Anpresselement eine sichere Auflage in der Aussparung des Stellelements auf.According to a further preferred development, it is provided that the adjusting element has a recess on an inside facing the inside of the housing, into which the second contact surface of the pressing element can be inserted. Thus, the pressing element has a secure support in the recess of the adjusting element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Anlagefläche des Anpresselements aus Kunststoff ausgebildet ist. Das Anpresselement ist somit in der Lage, durch Anpressen an die entsprechende Anlagefläche der Getriebeausgangswelle ein Lenkmoment zu erzeugen.According to a further preferred development, it is provided that the first contact surface of the pressing element is made of plastic. The pressing element is thus able to generate a steering torque by pressing against the corresponding contact surface of the transmission output shaft.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Öffnung benachbart zur Aufnahme des Gehäuses angeordnet ist, wobei die Aufnahme des Gehäuses einen ersten Durchmesser und die zweite Öffnung einen zweiten Durchmesser aufweist, wobei der zweite Durchmesser geringer als der erste Durchmesser ist, und wobei das Gehäuse an einem Übergang zwischen der Aufnahme und der zweiten Öffnung eine Schulter aufweist, welche einen axialen Endanschlag des Stellelements in der Aufnahme bildet.According to a further preferred development it is provided that the second opening is arranged adjacent to the receptacle of the housing, the receptacle of the housing having a first diameter and the second opening having a second diameter, the second diameter being smaller than the first diameter, and wherein the housing has a shoulder at a transition between the receptacle and the second opening, which shoulder forms an axial end stop of the adjusting element in the receptacle.

Das Stellelement kann somit am ersten axialen Endabschnitt des Gehäuses in das Gehäuse eingefügt und in der benachbart zur zweiten Öffnung im Gehäuse angeordneten Aufnahme aufgenommen bzw. angeordnet werden. Die zweite Öffnung des Gehäuses, von welcher das Stellelement in vorteilhafter Weise zugänglich ist, ermöglicht somit eine einfache Bedienbarkeit des Stellelements von außerhalb des Gehäuses.The actuating element can thus be inserted into the housing at the first axial end section of the housing and received or arranged in the receptacle arranged adjacent to the second opening in the housing. The second opening of the housing, from which the adjusting element is advantageously accessible, thus enables the adjusting element to be operated easily from outside the housing.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The configurations and developments described can be combined with one another as desired.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.Further possible configurations, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments.

FigurenlisteFigure list

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are intended to provide a further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, in conjunction with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the advantages mentioned emerge with a view to the drawings. The elements shown in the drawings are not necessarily shown true to scale with one another.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine Explosionsdarstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Lenkmoments für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 3 eine vergrößerte Längsschnittansicht der Vorrichtung zum Erzeugen eines Lenkmoments für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 4 ein Diagramm eines Lenkmoments in Relation zu einem Lenkwinkel des Steer-by-Wire-Lenksystems des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a steer-by-wire steering system of a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention;
  • 2 an exploded view of a device for generating a steering torque for the steer-by-wire steering system of the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention;
  • 3 an enlarged longitudinal sectional view of the device for generating a steering torque for the steer-by-wire steering system of the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention; and
  • 4th a diagram of a steering torque in relation to a steering angle of the steer-by-wire steering system of the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, the same reference symbols denote the same or functionally identical elements, parts or components, unless stated otherwise.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic representation of a steer-by-wire steering system of a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention.

Das Steer-by-Wire-Lenksystem 1 für das Kraftfahrzeug weist eine elektrische Maschine 2 zum Erzeugen eines Lenkmoments auf. Die elektrische Maschine 2 ist mit einem Steuergerät 3 zum Ansteuern der elektrischen Maschine 2 verbunden. Die elektrische Maschine 2 ist ferner mit einem Servogetriebe 4 gekoppelt. Bei dem Servogetriebe 4 handelt es sich um ein Schneckenradgetriebe, welches mit einer Getriebeausgangswelle 4a und einer Getriebeeingangswelle 4b wirkverbunden ist. Die Getriebeeingangswelle 4b weist des Weiteren eine Verbindung zur Lenkwelle 6 auf.The steer-by-wire steering system 1 for the motor vehicle has an electrical machine 2 to generate a steering torque. The electric machine 2 is with a control unit 3 to control the electrical machine 2 connected. The electric machine 2 is also equipped with a servo gearbox 4th coupled. With the servo gear 4th it is a worm gear with a gear output shaft 4a and a transmission input shaft 4b is effectively connected. The transmission input shaft 4b also has a connection to the steering shaft 6th on.

Das Steer-by-Wire-Lenksystem 1 weist darüber hinaus eine Vorrichtung 10 zum Erzeugen eines Lenkmoments auf, welche am Servogetriebe 4 mittels einer Schraubverbindung befestigt ist.The steer-by-wire steering system 1 also has a device 10 to generate a steering torque, which on the servo gear 4th is attached by means of a screw connection.

2 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Lenkmoments für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 2 shows an exploded view of a device for generating a steering torque for the steer-by-wire steering system of the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention.

Ein Gehäuse 12 der Vorrichtung 10 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. Des Weiteren ist das Gehäuse 12 konzentrisch zur (in 2 nicht gezeigten) Getriebeausgangswelle des Servogetriebes anordenbar. Alternativ kann das Gehäuse 12 beispielsweise parallel und versetzt zu der Getriebeausgangswelle des Servogetriebes angeordnet und derart am (in 2 nicht gezeigten) Servogetriebe befestigt werden.One housing 12th the device 10 is designed essentially as a hollow cylinder. Furthermore, the housing 12th concentric to (in 2 not shown) gear output shaft of the servo gear can be arranged. Alternatively, the housing 12th For example, arranged parallel and offset to the gear output shaft of the servo gear and in this way on (in 2 not shown) servo gearbox.

Die Vorrichtung 10 weist ferner ein Anpresselement 14 und ein Stellelement 16 auf. Das Stellelement 16 ist an einem ersten axialen Endabschnitt 12a durch eine erste Öffnung 18 des Gehäuses 12 in das Gehäuse 12 einfügbar. Das Anpresselement 14 weist im Bereich einer zweiten Anlagefläche 14b, d.h. einer Anlagefläche, mit welcher das Anpresselement 14 in einem Montagezustand an dem Stellelement 16 anliegt, eine vorgegebene Form bzw. Aufnahme auf.The device 10 furthermore has a pressing element 14th and an actuator 16 on. The actuator 16 is at a first axial end portion 12a through a first opening 18th of the housing 12th in the housing 12th insertable. The pressing element 14th points in the area of a second contact surface 14b , ie a contact surface with which the pressing element 14th in an assembled state on the actuating element 16 is present, a predetermined shape or recording.

Das Stellelement 16 weist einen vorgegebenen Vorsprung 16d im Bereich einer Seitenfläche 16b auf, welcher Vorsprung derart ausgebildet ist, dass dieser in die Aufnahme des Anpresselements formschlüssig einfügbar bzw. aufnehmbar ist.The actuator 16 has a predetermined projection 16d in the area of a side surface 16b which projection is designed in such a way that it can be positively inserted or received into the receptacle of the pressing element.

Das Anpresselement 14 ist somit mit dem Stellelement 16 im Montagezustand drehfest verbindbar.The pressing element 14th is thus with the actuator 16 Can be connected non-rotatably in the assembled state.

Das Gehäuse 12 weist ferner ein erstes Befestigungsmittel 20a und ein zweites Befestigungsmittel 20b auf. Das erste Befestigungsmittel 20a und das zweite Befestigungsmittel 20b sind an einem Außenumfang bzw. einer Außenoberfläche des Gehäuses 12 angeordnet und sind dazu ausgebildet, dass die Vorrichtung 10 am (in 2 nicht gezeigten) Servogetriebe befestigbar ist.The case 12th further comprises a first fastening means 20a and a second attachment means 20b on. The first fastener 20a and the second attachment means 20b are on an outer periphery or an outer surface of the housing 12th arranged and are designed that the device 10 on (in 2 not shown) servo gear can be attached.

3 zeigt eine vergrößerte Längsschnittansicht der Vorrichtung zum Erzeugen eines Lenkmoments für das Steer-by-Wire-Lenksystem des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 3 shows an enlarged longitudinal sectional view of the device for generating a steering torque for the steer-by-wire steering system of the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention.

Die Vorrichtung 10 weist das an dem Servogetriebe 4 befestigte Gehäuse 12 auf. Ferner weist die Vorrichtung 10 das innerhalb des Gehäuses 12 mit einer Anlagefläche 4a1 der Getriebeausgangswelle 4a des Servogetriebes 4 Kontakt bildende Anpresselement 14 auf.The device 10 indicates this to the servo gear 4th fortified housing 12th on. Furthermore, the device 10 that inside the case 12th with a contact surface 4a1 the transmission output shaft 4a of the servo gear 4th Contact forming pressure element 14th on.

Darüber hinaus weist die Vorrichtung 10 das mit dem Anpresselement 14 in Wirkverbindung stehende Stellelement 16 auf. Das Stellelement 16 ist dazu ausgebildet, eine durch das Anpresselement 14 auf die Anlagefläche 4a1 der Getriebewelle 4a des Servogetriebes 4 wirkende Anpresskraft einzustellen.In addition, the device 10 the one with the pressure element 14th in operative connection actuator 16 on. The actuator 16 is designed to be one by the pressing element 14th on the contact surface 4a1 the gear shaft 4a of the servo gear 4th set the effective contact pressure.

Die Getriebeausgangswelle 4a ist am ersten axialen Endabschnitt 12a des Gehäuses 12 durch die erste Öffnung 18 in das Gehäuse 12 eingefügt. Ferner weist das Gehäuse 12 am zweiten axialen Endabschnitt 12b die zweite Öffnung 22 auf, welche im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.The transmission output shaft 4a is at the first axial end portion 12a of the housing 12th through the first opening 18th in the housing 12th inserted. Furthermore, the housing 12th at the second axial end portion 12b the second opening 22nd which is formed substantially circular.

Das Stellelement 16 ist in einer Aufnahme 24 des Gehäuses 12 axial verschiebbar angeordnet. Das Stellelement 16 ist ferner dazu ausgebildet, durch axiale Verschiebung relativ zum Gehäuse 12 die durch das Anpresselement 14 auf die Anlagefläche 4a1 der Getriebeausgangswelle 4a des Getriebes wirkende Anpresskraft einzustellen.The actuator 16 is in a recording 24 of the housing 12th arranged axially displaceable. The actuator 16 is also designed to be axially displaced relative to the housing 12th by the pressure element 14th on the contact surface 4a1 the transmission output shaft 4a of the transmission acting contact force.

Das Anpresselement 14 ist in der vorliegenden Ausführungsform durch eine Tellerfeder ausgebildet. Alternativ kann das Anpresselement 14 beispielsweise durch ein anderes geeignetes Federelement ausgebildet sein. Die Anlagefläche 4a1 der Getriebeausgangswelle 4a des Servogetriebes 4 ist axial ausgerichtet.The pressing element 14th is formed in the present embodiment by a plate spring. Alternatively, the pressure element 14th be formed for example by another suitable spring element. The contact surface 4a1 the transmission output shaft 4a of the servo gear 4th is axially aligned.

Das Stellelement 16 ist in der vorliegenden Ausführungsform durch eine Schraube bzw. Scheibe ausgebildet, deren Außengewinde 16a mit einem Innengewinde 24a der Aufnahme 24 des Gehäuses 12 im Eingriff ist.The actuator 16 is formed in the present embodiment by a screw or washer, the external thread 16a with an internal thread 24a the recording 24 of the housing 12th is engaged.

Die Aufnahme 24 des Gehäuses 12 ist am zweiten axialen Endabschnitt 12b des Gehäuses 12 an einer axialen Wandfläche 12b1 am zweiten axialen Endabschnitt 12b des Gehäuses 12 angeordnet.The recording 24 of the housing 12th is at the second axial end portion 12b of the housing 12th on an axial wall surface 12b1 at the second axial end portion 12b of the housing 12th arranged.

Das Stellelement 16 ist innerhalb des Gehäuses 12 angeordnet und durch die zweite Öffnung 22 des Gehäuses 12 betätigbar. Das Anpresselement 14 weist eine erste Anlagefläche 14a zum Anpressen an die Anlagefläche 4a1 der Getriebeausgangswelle 4a des Servogetriebes 4 auf.The actuator 16 is inside the case 12th arranged and through the second opening 22nd of the housing 12th operable. The pressing element 14th has a first contact surface 14a for pressing against the contact surface 4a1 the transmission output shaft 4a of the servo gear 4th on.

Ferner weist das Anpresselement 14 eine zweite Anlagefläche 14b zum Anpressen an das Stellelement 16 auf. Darüber hinaus weist das Anpresselement 14 einen zwischen der ersten Anlagefläche 14a und der zweiten Anlagefläche 14b angeordneten Verbindungsabschnitt 14c auf.Furthermore, the pressure element 14th a second contact surface 14b for pressing against the adjusting element 16 on. In addition, the pressure element 14th one between the first contact surface 14a and the second contact surface 14b arranged connecting portion 14c on.

Das Stellelement 16 weist an einer zur Innenseite 12c des Gehäuses 12 zugewandten Innenseite 16b eine Aussparung 16c auf. Die zweite Anlagefläche 14b des Anpresselements 14 ist in diese Aussparung 16c des Stellelements 16 einfügbar.The actuator 16 points on one to the inside 12c of the housing 12th facing inside 16b a recess 16c on. The second contact surface 14b of the pressure element 14th is in this recess 16c of the actuator 16 insertable.

Die erste Anlagefläche 14a des Anpresselements 14 ist in der vorliegenden Ausführungsform aus Kunststoff ausgebildet. Alternativ kann ein anderes geeignetes Material wie beispielsweise Graphit oder Kohlefaser ausgewählt werden.The first contact surface 14a of the pressure element 14th is made of plastic in the present embodiment. Alternatively, another suitable material such as graphite or carbon fiber can be selected.

Die zweite Öffnung 22 ist benachbart zur Aufnahme 24 des Gehäuses 12 angeordnet. Die Aufnahme 24 des Gehäuses 12 weist einen ersten Durchmesser D1 auf. Ferner weist die zweite Öffnung 22 einen zweiten Durchmesser D2 auf. Der zweite Durchmesser D2 ist geringer als der erste Durchmesser D1.The second opening 22nd is adjacent to the recording 24 of the housing 12th arranged. The recording 24 of the housing 12th has a first diameter D1. Furthermore, the second opening 22nd a second diameter D2. The second diameter D2 is smaller than the first diameter D1.

Das Gehäuse 12 weist an einem Übergang zwischen der Aufnahme 24 und der zweiten Öffnung 22 eine Schulter 26 auf. Die Schulter 26 bildet einen axialen Endanschlag 24b des Stellelements 16 in der Aufnahme 24.The case 12th points at a transition between the recording 24 and the second opening 22nd one shoulder 26th on. The shoulder 26th forms an axial end stop 24b of the actuator 16 in the recording 24 .

4 zeigt ein Diagramm eines Lenkmoments in Relation zu einem Lenkwinkel des Steer-by-Wire-Lenksystems des Kraftfahrzeugs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 4th shows a diagram of a steering torque in relation to a steering angle of the steer-by-wire steering system of the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention.

Die Hochachse gibt ein Lenkmoment des Steer-by-Wire-Lenksystems und die Querachse einen Lenkwinkel α des Steer-by-Wire-Lenksystems des Kraftfahrzeugs an.The vertical axis indicates a steering torque of the steer-by-wire steering system and the transverse axis indicates a steering angle α of the steer-by-wire steering system of the motor vehicle.

Das Lenkmoment T1 der Kurve f2 bezeichnet das statische Lenkmoment, welches bei einem Anlenken aus einem statischen Zustand des Lenksystems heraus erzeugt wird bzw. beim Lenken überwunden werden muss. T2 bezeichnet ein dynamisches Lenkmoment der Kurve f2, welches sich nach Überwinden des statischen Lenkmoments bei zunehmendem Lenkwinkel an dieses anschließt und ein konstantes Niveau aufweist. ΔT bezeichnet eine Differenz zwischen dem statischen Lenkmoment und dem dynamischen Lenkmoment.The steering torque T1 of the curve f2 denotes the static steering torque which is generated when the steering system is pivoted from a static state or which must be overcome when steering. T2 denotes a dynamic steering torque of curve f2, which, after overcoming the static steering torque, follows this as the steering angle increases and has a constant level. ΔT denotes a difference between the static steering torque and the dynamic steering torque.

Die Kurve f1 zeigt ein statisches Lenkmoment T1' und ein dynamisches Lenkmoment T2', wobei eine Differenz zwischen T1' und T2' durch den Wert ΔT' gebildet wird.The curve f1 shows a static steering torque T1 'and a dynamic steering torque T2', where a difference between T1 'and T2' is formed by the value ΔT '.

Die Kurve f1 zeigt ein Steer-by-Wire-Lenksystem, bei welchem ein Lenkmoment ohne elektromotorische Unterstützung des Lenksystems dargestellt ist. Die Differenz ΔT' ist hierbei beträchtlich größer als die Differenz ΔT der Kurve f2. Die Kurve f2 zeigt bzw. repräsentiert einen Lenkmomentverlauf bei verschiedenen Lenkwinkeln unter Verwendung der Vorrichtung zum Erzeugen eines Lenkmoments für das Steer-by-Wire-Lenksystem gemäß der vorliegenden Erfindung.The curve f1 shows a steer-by-wire steering system in which a steering torque is shown without the assistance of the steering system by an electric motor. The difference ΔT 'here is considerably greater than the difference ΔT in curve f2. The curve f2 shows or represents a steering torque profile at different steering angles using the device for generating a steering torque for the steer-by-wire steering system according to the present invention.

Die Kurve f1 hingegen repräsentiert ein herkömmliches Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Erzeugen eines Lenkmoments. Aufgrund der deutlich geringeren Differenz ΔT der Kurve f2 besteht im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine deutlich verbesserte und gleichmäßigere Lenkbarkeit aufgrund des weniger starken Abfalls des Lenkmoments nach Erreichen des Spitzenwerts des statischen Lenkmoments.In contrast, curve f1 represents a conventional steer-by-wire steering system for a motor vehicle without the device according to the invention 10 to generate a steering torque. Due to the significantly smaller difference ΔT of the curve f2, there is clearly improved and more uniform steerability within the scope of the present invention due to the less pronounced drop in the steering torque after the peak value of the static steering torque has been reached.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017214530 A1 [0004]DE 102017214530 A1 [0004]

Claims (12)

Vorrichtung (10) zum Erzeugen eines Lenkmoments für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem an einem Servogetriebe (4) befestigbaren Gehäuse (12); einem innerhalb des Gehäuses (12) mit einer Anlagefläche (4a1) einer Getriebeausgangswelle (4a) des Servogetriebes (4) in Kontakt bringbaren Anpresselement (14); und einem mit dem Anpresselement (14) in Wirkverbindung stehenden Stellelement (16), welches dazu ausgebildet ist, eine durch das Anpresselement (14) auf die Anlagefläche (4a1) der Getriebeausgangswelle (4a) des Servogetriebes (4) wirkende Anpresskraft einzustellen.Device (10) for generating a steering torque for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, with a housing (12) which can be fastened to a servo gear (4); a pressure element (14) which can be brought into contact within the housing (12) with a contact surface (4a1) of a gear output shaft (4a) of the servo gear (4); and an actuating element (16) in operative connection with the pressing element (14), which is designed to set a pressing force acting through the pressing element (14) on the contact surface (4a1) of the gear output shaft (4a) of the servo gear (4). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und parallel und/oder konzentrisch zur Getriebeausgangswelle (4a) des Servogetriebes (4) anordenbar ist.Device according to Claim 1 , characterized in that the housing (12) is essentially hollow-cylindrical and can be arranged parallel and / or concentrically to the gear output shaft (4a) of the servo gear (4). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) an einem ersten axialen Endabschnitt (12a) eine erste Öffnung (18) zur Aufnahme der Getriebeausgangswelle (4a) des Servogetriebes (4) und Befestigungsmittel (20a, 20b) zur Befestigung am Servogetriebe (4) aufweist, und wobei das Gehäuse (12) an einem zweiten axialen Endabschnitt (12b) eine zweite Öffnung (22) aufweist, welche im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist.Device according to Claim 2 , characterized in that the housing (12) has a first opening (18) on a first axial end section (12a) for receiving the gear output shaft (4a) of the servo gear (4) and fastening means (20a, 20b) for fastening to the servo gear (4) and wherein the housing (12) has a second opening (22) at a second axial end section (12b) which is essentially circular. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (16) in einer Aufnahme (24) des Gehäuses (12) axial verschiebbar angeordnet ist, wobei das Stellelement (16) dazu ausgebildet ist, durch axiale Verschiebung relativ zum Gehäuse (12) die durch das Anpresselement (14) auf die Anlagefläche (4a1) der Getriebeausgangswelle (4a) des Servogetriebes (4) wirkende Anpresskraft einzustellen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting element (16) is arranged axially displaceably in a receptacle (24) of the housing (12), the adjusting element (16) being designed to be axially displaced relative to the housing (12 ) to set the contact pressure acting on the contact surface (4a1) of the gear output shaft (4a) of the servo gear (4) by the contact element (14). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpresselement (14) durch eine Tellerfeder ausgebildet ist, und wobei die Anlagefläche (4a1) der Getriebeausgangswelle (4a) des Servogetriebes (4) axial ausgerichtet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressing element (14) is formed by a plate spring, and the contact surface (4a1) of the gear output shaft (4a) of the servo gear (4) is axially aligned. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (16) durch eine Schraube ausgebildet ist, deren Außengewinde (16a) mit einem Innengewinde (24a) der Aufnahme (24) des Gehäuses (12) im Eingriff ist, wobei die Aufnahme (24) des Gehäuses (12) am zweiten axialen Endabschnitt (12b) des Gehäuses (12), insbesondere an einer axialen Wandfläche (12b1) am zweiten axialen Endabschnitt (12b) des Gehäuses (12) angeordnet ist.Device according to Claim 5 , characterized in that the adjusting element (16) is formed by a screw, the external thread (16a) of which engages with an internal thread (24a) of the receptacle (24) of the housing (12), the receptacle (24) of the housing ( 12) is arranged on the second axial end section (12b) of the housing (12), in particular on an axial wall surface (12b1) on the second axial end section (12b) of the housing (12). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (16) innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet und durch die zweite Öffnung (22) des Gehäuses (12) betätigbar ist.Device according to one of the Claims 3 to 6th , characterized in that the adjusting element (16) is arranged within the housing (12) and can be actuated through the second opening (22) of the housing (12). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpresselement (14) eine erste Anlagefläche (14a) zum Anpressen an die Anlagefläche (4a1) der Getriebeausgangswelle (4a) des Servogetriebes (4), eine zweite Anlagefläche (14b) zum Anpressen an das Stellelement (16) und einen zwischen der ersten Anlagefläche (14a) und der zweiten Anlagefläche (14b) angeordneten Verbindungsabschnitt (14c) aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressing element (14) has a first contact surface (14a) for pressing against the contact surface (4a1) of the gear output shaft (4a) of the servo gear (4), a second contact surface (14b) for pressing the adjusting element (16) and a connecting section (14c) arranged between the first contact surface (14a) and the second contact surface (14b). Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (16) an einer zur Innenseite (12c) des Gehäuses (12) zugewandten Innenseite (16b) eine Aussparung (16c) aufweist, in welche die zweite Anlagefläche (14b) des Anpresselements (14) einfügbar ist.Device according to Claim 8 , characterized in that the adjusting element (16) has a recess (16c) on an inside (16b) facing the inside (12c) of the housing (12), into which the second contact surface (14b) of the pressing element (14) can be inserted. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anlagefläche (14a) des Anpresselements (14) aus Kunststoff ausgebildet ist.Device according to Claim 8 or 9 , characterized in that the first contact surface (14a) of the pressing element (14) is made of plastic. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung (22) benachbart zur Aufnahme (24) des Gehäuses (12) angeordnet ist, wobei die Aufnahme (24) des Gehäuses (12) einen ersten Durchmesser (D1) und die zweite Öffnung (22) einen zweiten Durchmesser (D2) aufweist, wobei der zweite Durchmesser (D2) geringer als der erste Durchmesser (D1) ist, und wobei das Gehäuse (12) an einem Übergang zwischen der Aufnahme (24) und der zweiten Öffnung (22) eine Schulter (26) aufweist, welche einen axialen Endanschlag (24b) des Stellelements (16) in der Aufnahme (24) bildet.Device according to one of the Claims 3 to 10 , characterized in that the second opening (22) is arranged adjacent to the receptacle (24) of the housing (12), the receptacle (24) of the housing (12) having a first diameter (D1) and the second opening (22) second diameter (D2), wherein the second diameter (D2) is smaller than the first diameter (D1), and wherein the housing (12) at a transition between the receptacle (24) and the second opening (22) has a shoulder ( 26), which forms an axial end stop (24b) of the adjusting element (16) in the receptacle (24). Steer-by-Wire-Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer elektrischen Maschine (2) zum Erzeugen eines Lenkmoments; einem mit der elektrischen Maschine (2) gekoppelten Servogetriebe (4), welches eine Getriebeausgangswelle (4a) und eine mit einer Lenkwelle (6) verbundene Getriebeeingangswelle (4b) aufweist; und der mit der Getriebeausgangswelle (4a) gekoppelten Vorrichtung (10) zum Erzeugen eines Lenkmoments nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Steer-by-wire steering system (1) for a motor vehicle, with an electric machine (2) for generating a steering torque; a servo gear (4) which is coupled to the electrical machine (2) and has a gear output shaft (4a) and a gear input shaft (4b) connected to a steering shaft (6); and the device (10) coupled to the transmission output shaft (4a) for generating a steering torque according to one of the Claims 1 to 11 .
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