DE102022213599A1 - Steer-by-wire steering system for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Lenksäule (10), in welcher eine mit einem Lenkrad (12) verbundene Lenkspindel (14) drehbar gelagert ist, wobei die Lenkspindel (14) an einem ersten axialen Endabschnitt (14a) mit dem Lenkrad (12) verbunden ist, einem in der Lenksäule (10) angeordneten, ein erstes Getrieberad (16) und ein mit dem ersten Getrieberad kämmendes zweites Getrieberad (18) aufweisendes Getriebe (20), wobei das erste Getrieberad (16) an einem, zum ersten axialen Endabschnitt (14a) gegenüberliegend angeordneten, zweiten axialen Endabschnitt (14b) der Lenkspindel (14) angeordnet ist, einem außerhalb der Lenksäule (10) angeordneten, mit dem zweiten Getrieberad (18) wirkverbundenen, Feedback-Aktuator (22), welcher dazu ausgebildet ist, die Lenkspindel (14) über das Getriebe (20) mit einem Drehmoment (M) zu beaufschlagen, und einer Verstelleinrichtung (24) zum Verstauen der Lenksäule (10), welche dazu ausgebildet ist, dass durch den Feedback-Aktuator (22) über das Getriebe (20) auf die Lenkspindel (14) übertragene Drehmoment (M) in eine Verstellbewegung zum Verstauen der Lenksäule (10) umzuwandeln.The invention relates to a steer-by-wire steering system (1) for a motor vehicle, with a steering column (10) in which a steering spindle (14) connected to a steering wheel (12) is rotatably mounted, the steering spindle (14) being connected to the steering wheel (12) at a first axial end section (14a), a gear (20) arranged in the steering column (10) and having a first gear wheel (16) and a second gear wheel (18) meshing with the first gear wheel, the first gear wheel (16) being arranged at a second axial end section (14b) of the steering spindle (14) arranged opposite the first axial end section (14a), a feedback actuator (22) arranged outside the steering column (10) and operatively connected to the second gear wheel (18), which is designed to supply the steering spindle (14) with a torque via the gear (20). (M), and an adjusting device (24) for stowing the steering column (10), which is designed to convert the torque (M) transmitted by the feedback actuator (22) via the gear (20) to the steering spindle (14) into an adjusting movement for stowing the steering column (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a steer-by-wire steering system for a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Steer-by-Wire-Lenksysteme für Kraftfahrzeuge weisen herkömmlicherweise sogenannte Feedback-Aktuatoren auf, welche mittels einer Elektromotor/Getriebeeinheit ein Drehmoment auf eine Lenkspindel einbringen, um dem Fahrer auf das Lenksystem einwirkende Krafteinflüsse zu simulieren.Steer-by-wire steering systems for motor vehicles conventionally have so-called feedback actuators, which apply a torque to a steering spindle by means of an electric motor/gearbox unit in order to simulate the force influences acting on the steering system for the driver.

Aktuell bestehen solche Feedback-Aktuatoren aus der Motor-Getriebeeinheit bestehend aus Schnecke/Schneckenrad bzw. einem Schraubradgetriebe. Eine Getriebeeingangswelle ist mit dem Rotor des Elektromotors gekoppelt. Eine Getriebeausgangswelle ist mit einer oberen Lenkwelle bzw. Lenkspindel, die mit einem Lenkrad verbunden ist, gekoppelt.Currently, such feedback actuators consist of the motor-gear unit consisting of a worm/worm wheel or a helical gear. A gear input shaft is coupled to the rotor of the electric motor. A gear output shaft is coupled to an upper steering shaft or steering spindle, which is connected to a steering wheel.

WO 2017/089218 A1 offenbart einen Feedback-Aktuator für Kraftfahrzeuge mit einem auf die gelenkten Räder wirkenden, in Abhängigkeit des Fahrerlenkwunsches elektronisch geregelten Lenksteller, wobei der Feedback-Aktuator über eine Lenkwelle die Rückwirkungen der Straße auf das Lenkrad überträgt, wobei der Feedback-Aktuator als Drehmoment erzeugendes Mittel einen vorgespannten Kurbeltrieb und einen Elektromotor aufweist. WO 2017/089218 A1 discloses a feedback actuator for motor vehicles with a steering actuator acting on the steered wheels and electronically controlled depending on the driver's steering request, wherein the feedback actuator transmits the reactions of the road to the steering wheel via a steering shaft, wherein the feedback actuator has a preloaded crank drive and an electric motor as a torque generating means.

Der Feedback-Aktuator sollte ein ausreichendes Drehmoment erzeugen, um eine erforderliche Rückmeldung zu liefern. Ein höheres Drehmoment erfordert dabei einen entsprechend größeren Elektromotor. Ein Direktantriebsmotor weist beispielsweise ein sehr gutes Ansprechverhalten auf, da er kein Getriebe hat, jedoch größer sein muss, um das erforderliche Drehmoment zu erzeugen.The feedback actuator should produce enough torque to provide the required feedback. Higher torque requires a correspondingly larger electric motor. For example, a direct drive motor has very good responsiveness because it has no gearbox, but it needs to be larger to produce the required torque.

Daher weisen solche Feedback-Aktuatoren ein relativ hohes Bauraumerfordernis auf, das für andere benachbart angeordnete Komponenten des Lenksystems sodann nicht mehr zur Verfügung steht.Therefore, such feedback actuators require a relatively large amount of installation space, which is then no longer available for other adjacent components of the steering system.

Darüber hinaus ist beispielsweise für das autonome Fahren ein Verstauen der Lenksäule während einer Fahrt durch einen speziell hierfür angepassten Verstellantrieb erforderlich. Je nach Verstellszenario des Lenksystems, muss für das autonome Fahren eine vordefinierte Verstauposition des Lenksystems angefahren werden. Dies soll sowohl automatisch als auch in einer angemessenen Zeitspanne stattfinden. Je nach Verstellszenario der Lenksäule ändert sich ferner die Verstellgeschwindigkeit der Lenksäule um das zwei- bis fünffache einer Komfortverstellung. Dabei wird typischerweise die Motordrehzahl des Verstellantriebs angepasst.In addition, autonomous driving, for example, requires the steering column to be stowed away during a journey using an adjustment drive specially adapted for this purpose. Depending on the adjustment scenario of the steering system, a predefined stowage position of the steering system must be approached for autonomous driving. This should take place both automatically and within a reasonable period of time. Depending on the adjustment scenario of the steering column, the adjustment speed of the steering column also changes by two to five times the comfort adjustment. The motor speed of the adjustment drive is typically adjusted.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lenksäule für ein Steer-by-Wire-Lenksystem mit einem Feedback-Aktuator bereitzustellen, welche eine kompaktere Anordnung der Lenksäule ermöglicht. Ein weiteres Ziel ist, es ein einfacheres Verstauen der Lenksäule, insbesondere für ein autonomes Fahren, mit einer geringeren Anzahl von die Lenksäule verstellenden Komponenten zu ermöglichen, was ebenfalls zur übergeordneten Aufgabe beiträgt, das Bauraumerfordernis der Lenksäule zu reduzieren.The invention is therefore based on the object of providing an improved steering column for a steer-by-wire steering system with a feedback actuator, which enables a more compact arrangement of the steering column. A further aim is to enable easier stowing of the steering column, in particular for autonomous driving, with a smaller number of components adjusting the steering column, which also contributes to the overarching task of reducing the installation space required for the steering column.

Die Aufgabe wird mit einer Lenksäule für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved with a steering column for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle with the features of patent claim 1.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft ein Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeugs.The present invention provides a steer-by-wire steering system for a motor vehicle.

Das Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst eine Lenksäule, in welcher eine mit einem Lenkrad verbundene Lenkspindel drehbar gelagert ist, wobei die Lenkspindel an einem ersten axialen Endabschnitt mit dem Lenkrad verbunden ist.The steer-by-wire steering system comprises a steering column in which a steering spindle connected to a steering wheel is rotatably mounted, wherein the steering spindle is connected to the steering wheel at a first axial end portion.

Des Weiteren umfasst das Steer-by-Wire-Lenksystem ein in der Lenksäule angeordnetes, ein erstes Getrieberad und ein mit dem ersten Getrieberad kämmendes zweites Getrieberad aufweisendes Getriebe, wobei das erste Getrieberad an einem, zum ersten axialen Endabschnitt gegenüberliegend angeordneten, zweiten axialen Endabschnitt der Lenkspindel angeordnet ist.Furthermore, the steer-by-wire steering system comprises a gear arranged in the steering column and having a first gear and a second gear meshing with the first gear, wherein the first gear is arranged on a second axial end portion of the steering spindle arranged opposite the first axial end portion.

Das Steer-by-Wire-Lenksystem umfasst darüber hinaus einen außerhalb der Lenksäule angeordneten, mit dem zweiten Getrieberad wirkverbundenen, Feedback-Aktuator, welcher dazu ausgebildet ist, die Lenkspindel über das Getriebe mit einem Drehmoment zu beaufschlagen.The steer-by-wire steering system further comprises a feedback actuator arranged outside the steering column and operatively connected to the second gear wheel, which is designed to apply a torque to the steering spindle via the transmission.

Ferner weist das Steer-by-Wire-Lenksystem eine Verstelleinrichtung zum Verstauen der Lenksäule auf, welche dazu ausgebildet ist, dass durch den Feedback-Aktuator über das Getriebe auf die Lenkspindel übertragene Drehmoment in eine Verstellbewegung zum Verstauen der Lenksäule umzuwandeln. Der Feedback-Aktuator weist eine elektrische Maschine sowie eine Steuereinheit zum Ansteuern der elektrischen Maschine auf.The steer-by-wire steering system also has an adjustment device for stowing the steering column, which is designed to convert the torque transmitted by the feedback actuator via the gear to the steering spindle into an adjustment movement for stowing the steering column. The feedback actuator has an electric machine and a control unit for controlling the electric machine.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Lenksäule kompakt gebaut werden kann, da sie den Feedback-Aktuator nicht enthält. Die Verstelleinrichtung ermöglicht ferner ein Verstauen der Lenksäule im Armaturenbrett des Fahrzeugs.One idea of the present invention is that the steering column can be built compactly, since it does not contain the feedback actuator. The adjustment The storage facility also allows the steering column to be stowed in the vehicle's dashboard.

Der Feedback-Aktuator ist nicht Teil der Lenksäule, was die Realisierung der Versenkbewegung der Lenksäule im Armaturenbrett erleichtert. Durch die Trennung von Feedback-Aktuator und Lenksäule benötigt die Lenksäule weniger Bauraum. Auf diese Weise steht mehr Platz im Fahrgastraum zur Verfügung.The feedback actuator is not part of the steering column, which makes it easier to retract the steering column into the dashboard. By separating the feedback actuator and the steering column, the steering column requires less installation space. This means more space is available in the passenger compartment.

Es gibt ferner verschiedene Möglichkeiten, den externen Feedback-Aktuator zu platzieren. Die erste Möglichkeit besteht darin, den Feedback-Aktuator im Armaturenbrett unterzubringen. Die zweite Möglichkeit ist, den Feedback-Aktuator im Bereich des Motorraums zu platzieren.There are also different ways to place the external feedback actuator. The first option is to place the feedback actuator in the dashboard. The second option is to place the feedback actuator in the engine compartment area.

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

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Feedback-Aktuator im Wesentlichen rechtwinklig zur Lenksäule angeordnet ist, wobei der Feedback-Aktuator mit dem zweiten Getrieberad durch eine im Wesentlichen rechtwinklig zur Lenksäule angeordnete Antriebswelle des Feedback-Aktuators wirkverbunden ist. Die rechtwinklige Anordnung des Feedback-Aktuators relativ zur Lenksäule ermöglicht beispielsweise eine Unterbringung des Feedback-Aktuator in einem Armaturenbrett des Fahrzeugs.According to a preferred development, it is provided that the feedback actuator is arranged substantially at right angles to the steering column, wherein the feedback actuator is operatively connected to the second gear wheel by a drive shaft of the feedback actuator arranged substantially at right angles to the steering column. The right-angled arrangement of the feedback actuator relative to the steering column enables, for example, the feedback actuator to be accommodated in a dashboard of the vehicle.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Feedback-Aktuator mit dem zweiten Getrieberad durch eine Mehrzahl von sequentiell angeordneten Wellen wirkverbunden ist. Das Vorsehen einer Mehrzahl von Wellen ermöglicht hierbei eine Flexibilität in der Anordnung des Feedback-Aktuators.According to a further preferred development, it is provided that the feedback actuator is operatively connected to the second gear wheel by a plurality of sequentially arranged shafts. The provision of a plurality of shafts enables flexibility in the arrangement of the feedback actuator.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von sequentiell angeordneten Wellen eine Motorwelle des Feedback-Aktuators und zumindest eine Zwischenwelle aufweisen, welche Zwischenwelle mit der Motorwelle des Feedback-Aktuators durch ein erstes Kardangelenk verbunden ist. Das Kardangelenk weist dabei den Vorteil auf, dass die Mehrzahl von Wellen in einem beliebigen Winkel zueinander angeordnet werden können, was wiederum eine beliebige Anordbarkeit des Feedback-Aktuators zur Lenksäule ermöglicht.According to a further preferred development, it is provided that the plurality of sequentially arranged shafts have a motor shaft of the feedback actuator and at least one intermediate shaft, which intermediate shaft is connected to the motor shaft of the feedback actuator by a first universal joint. The universal joint has the advantage that the plurality of shafts can be arranged at any angle to one another, which in turn allows the feedback actuator to be arranged in any way to the steering column.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von sequentiell angeordneten Wellen ferner eine mit der Zwischenwelle durch ein zweites Kardangelenk verbundene Getriebeeingangswelle aufweist. Das Vorsehen des zweiten Kardangelenks ermöglicht einen weiteren Freiheitsgrad in der Anordnung des Feedback-Aktuators zur Lenksäule.According to a further preferred development, it is provided that the plurality of sequentially arranged shafts further comprise a transmission input shaft connected to the intermediate shaft by a second universal joint. The provision of the second universal joint enables a further degree of freedom in the arrangement of the feedback actuator to the steering column.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Getriebe durch ein, ein erstes Kegelrad und ein zweites Kegelrad aufweisendes Kegelradgetriebe ausgebildet ist, wobei das erste Getrieberad durch das erste Kegelrad und das zweite Getrieberad durch das zweite Kegelrad ausgebildet ist.According to a further preferred development, it is provided that the transmission is formed by a bevel gear transmission having a first bevel gear and a second bevel gear, wherein the first gear is formed by the first bevel gear and the second gear is formed by the second bevel gear.

Durch Bereitstellen eines Kegelradgetriebes kann durch die rechtwinklige Anordnung der Kegelräder zueinander, bei Vorsehen einer einzelnen Verbindungswelle des Feedback-Aktuators zum Kegelradgetriebe, eine rechtwinklige Anordnung der Lenksäule zum Feedback-Aktuator ermöglicht werden.By providing a bevel gear, the right-angled arrangement of the bevel gears to each other, while providing a single connecting shaft of the feedback actuator to the bevel gear, enables a right-angled arrangement of the steering column to the feedback actuator.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lenksäule zum Verstauen um eine Achse, insbesondere um eine Drehachse des zweiten Kegelrads, des Kegelradgetriebes schwenkbar ist.According to a further preferred development, it is provided that the steering column can be pivoted about an axis, in particular about an axis of rotation of the second bevel gear of the bevel gear transmission, for storage purposes.

Somit erfüllt das Kegelradgetriebe in vorteilhafter Weise eine Doppelfunktion. Einerseits die Möglichkeit der Anordnung des Feedback-Aktuator außerhalb der Lenksäule und andererseits eine Verstellbarkeit bzw. Verschwenken der Lenksäule um die Drehachse eines der Kegelräder des Kegelradgetriebes.The bevel gear thus advantageously fulfills a dual function. On the one hand, the possibility of arranging the feedback actuator outside the steering column and, on the other hand, the ability to adjust or pivot the steering column around the axis of rotation of one of the bevel gears of the bevel gear.

Das erforderliche Feedback-Moment wird von dem Feedback-Aktuator bereitgestellt, der getrennt von der Lenksäule über eine Welle und ein Kegelradgetriebe mit dem Lenkrad verbunden werden kann. Diese Verbindung ermöglicht es, dass sich die Lenksäule auch beim Verstauen drehen kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Lenksäule um die Kegelradachse zu drehen. Die Positionierung des Kegelrads bestimmt die möglichen Drehrichtungen. Die Lenksäule kann nach oben oder zur Seite gestaut werden.The required feedback torque is provided by the feedback actuator, which can be connected to the steering wheel separately from the steering column via a shaft and a bevel gear. This connection allows the steering column to rotate even when stowed. In this way, it is possible to rotate the steering column around the bevel gear axis. The positioning of the bevel gear determines the possible directions of rotation. The steering column can be stowed upwards or to the side.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung dazu ausgebildet ist, zum Verstauen der Lenksäule eine Drehbarkeit der Lenkspindel zu blockieren, wobei mittels dem durch den Feedback-Aktuator über das Getriebe auf die Lenkspindel übertragenen Drehmoment ein Verschwenken des ersten Kegelrads zum zweiten Kegelrad bewirkbar ist.According to a further preferred development, it is provided that the adjusting device is designed to block a rotation of the steering spindle for stowing the steering column, wherein a pivoting of the first bevel gear to the second bevel gear can be effected by means of the torque transmitted to the steering spindle by the feedback actuator via the gear.

Die Verstelleinrichtung kann zum Blockieren der Lenkspindel beispielsweise durch einen Elektromagnet oder alternativ eine mechanische Vorrichtung aktiviert werden, welche dazu ausgebildet ist, die Lenkspindel relativ zur Lenksäule zu blockieren.The adjustment device can be used to block the steering spindle, for example, by an electromagnet or alternatively a mechanical device. device which is designed to block the steering spindle relative to the steering column.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Kegelrad in der Lenksäule derart befestigt ist, dass die Lenksäule bei Verschwenken des ersten Kegelrads ebenfalls verschwenkt wird. Somit kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass bei dem verschenken des Kegelrads die Lenksäule mit dem Kegelrad mitgeschwenkt wird.According to a further preferred development, the first bevel gear is fastened in the steering column in such a way that the steering column is also pivoted when the first bevel gear is pivoted. This advantageously ensures that the steering column is pivoted along with the bevel gear when the bevel gear is pivoted.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung in einem ersten Zustand dazu ausgebildet ist, die Drehbarkeit der Lenkspindel relativ zur Lenksäule zu blockieren, und wobei die Verstelleinrichtung in einem zweiten Zustand dazu ausgebildet ist, die Drehbarkeit der Lenkspindel relativ zur Lenksäule freizugeben. Die Verstelleinrichtung ermöglicht es somit, dass Verstauen der Lenksäule bei Bedarf Aktivieren und Deaktivieren zu können.According to a further preferred development, it is provided that the adjusting device is designed in a first state to block the rotation of the steering spindle relative to the steering column, and wherein the adjusting device is designed in a second state to release the rotation of the steering spindle relative to the steering column. The adjusting device thus makes it possible to activate and deactivate the stowage of the steering column as required.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Schwenkrichtung der Lenksäule von einer Positionierung der Kegelräder, insbesondere einer Ausrichtung des ersten Kegelrads zum zweiten Kegelrad abhängig ist.According to a further preferred development, it is provided that a pivoting direction of the steering column depends on a positioning of the bevel gears, in particular an alignment of the first bevel gear to the second bevel gear.

Da die Drehachsen der Kegelräder bauartbedingt jeweils senkrecht zueinander stehen, ergeben sich hieraus in vorteilhafter Weise verschiedene Anordnungsmöglichkeiten für den Feedback-Aktuator relativ zur Lenksäule.Since the axes of rotation of the bevel gears are perpendicular to each other due to their design, this advantageously results in various arrangement options for the feedback actuator relative to the steering column.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The described designs and further training courses can be combined 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 embodiments, further developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with respect to the embodiments that are not explicitly mentioned.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

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 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 above advantages will become apparent upon consideration of the drawings. The illustrated elements of the drawings are not necessarily shown to scale with respect to one another.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
  • 2a eine schematische Darstellung des Steer-by-Wire-Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 2b eine schematische Darstellung des Steer-by-Wire-Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a steer-by-wire steering system for a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention;
  • 2a a schematic representation of the steer-by-wire steering system for the motor vehicle according to another preferred embodiment of the invention; and
  • 2 B a schematic representation of the steer-by-wire steering system for the motor vehicle according to the further 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, identical reference symbols designate identical or functionally identical elements, parts or components, unless otherwise stated.

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

Das in 1 gezeigte Steer-by-Wire-Lenksystem 1 umfasst eine Lenksäule 10, in welcher eine mit einem Lenkrad 12 verbundene Lenkspindel 14 durch eine Mehrzahl von Lagern 15 drehbar gelagert ist, wobei die Lenkspindel 14 an einem ersten axialen Endabschnitt 14a mit dem Lenkrad 12 verbunden ist.This in 1 The steer-by-wire steering system 1 shown comprises a steering column 10 in which a steering spindle 14 connected to a steering wheel 12 is rotatably mounted by a plurality of bearings 15, wherein the steering spindle 14 is connected to the steering wheel 12 at a first axial end portion 14a.

Des Weiteren umfasst das Steer-by-Wire-Lenksystem 1 ein in der Lenksäule 10 angeordnetes, ein erstes Getrieberad 16 und ein mit dem ersten Getrieberad kämmendes zweites Getrieberad 18 aufweisendes Getriebe 20, wobei das erste Getrieberad 16 an einem, zum ersten axialen Endabschnitt 14a gegenüberliegend angeordneten, zweiten axialen Endabschnitt 14b der Lenkspindel 14 angeordnet ist.Furthermore, the steer-by-wire steering system 1 comprises a gear 20 arranged in the steering column 10 and having a first gear 16 and a second gear 18 meshing with the first gear, wherein the first gear 16 is arranged on a second axial end portion 14b of the steering spindle 14, arranged opposite the first axial end portion 14a.

Das Steer-by-Wire-Lenksystem 1 umfasst ferner einen außerhalb der Lenksäule 10 angeordneten, mit dem zweiten Getrieberad 18 wirkverbundenen, Feedback-Aktuator 22, welcher dazu ausgebildet ist, die Lenkspindel 14 über das Getriebe 20 mit einem Drehmoment M zu beaufschlagen.The steer-by-wire steering system 1 further comprises a feedback actuator 22 which is arranged outside the steering column 10 and is operatively connected to the second gear wheel 18 and is designed to apply a torque M to the steering spindle 14 via the gear 20.

Darüber hinaus umfasst das Steer-by-Wire-Lenksystem 1 eine Verstelleinrichtung 24 zum Verstauen der Lenksäule 10, welche dazu ausgebildet ist, dass durch den Feedback-Aktuator 22 über das Getriebe 20 auf die Lenkspindel 14 übertragene Drehmoment M in eine Verstellbewegung zum Verstauen der Lenksäule 10 umzuwandeln.In addition, the steer-by-wire steering system 1 comprises an adjusting device 24 for stowing the steering column 10, which is designed to convert the torque M transmitted by the feedback actuator 22 via the gear 20 to the steering spindle 14 into an adjusting movement for stowing the steering column 10.

Der Feedback-Aktuator 22 ist im Wesentlichen rechtwinklig zur Lenksäule 10 angeordnet. Ferner ist der Feedback-Aktuator 22 mit dem zweiten Getrieberad 18 durch eine im Wesentlichen rechtwinklig zur Lenksäule 10 angeordnete Antriebswelle 26 des Feedback-Aktuators 22 wirkverbunden. Der Feedback-Aktuator 22 ist des Weiteren mit dem zweiten Getrieberad 18 durch eine Mehrzahl von sequentiell angeordneten Wellen wirkverbunden.The feedback actuator 22 is arranged essentially at right angles to the steering column 10. ner, the feedback actuator 22 is operatively connected to the second gear wheel 18 by a drive shaft 26 of the feedback actuator 22 arranged substantially at right angles to the steering column 10. The feedback actuator 22 is further operatively connected to the second gear wheel 18 by a plurality of sequentially arranged shafts.

2a zeigt eine schematische Darstellung des Steer-by-Wire-Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 2a shows a schematic representation of the steer-by-wire steering system for the motor vehicle according to another preferred embodiment of the invention.

Die Mehrzahl von sequentiell angeordneten Wellen weisen eine Motorwelle 28 des Feedback-Aktuators 22 und zumindest eine Zwischenwelle 30 auf, welche Zwischenwelle 30 mit der Motorwelle 28 des Feedback-Aktuators 22 durch ein erstes Kardangelenk 32 verbunden ist.The plurality of sequentially arranged shafts include a motor shaft 28 of the feedback actuator 22 and at least one intermediate shaft 30, which intermediate shaft 30 is connected to the motor shaft 28 of the feedback actuator 22 by a first universal joint 32.

Das Getriebe 20 ist durch ein, ein erstes Kegelrad und ein zweites Kegelrad aufweisendes Kegelradgetriebe 20 ausgebildet, wobei das erste Getrieberad 16 durch das erste Kegelrad und das zweite Getrieberad durch das zweite Kegelrad ausgebildet ist. Die Lenksäule 10 ist ferner zum Verstauen um eine Achse, insbesondere um eine Drehachse des zweiten Kegelrads, des Kegelradgetriebes 20 schwenkbar.The transmission 20 is formed by a bevel gear transmission 20 having a first bevel gear and a second bevel gear, wherein the first gear 16 is formed by the first bevel gear and the second gear is formed by the second bevel gear. The steering column 10 can also be pivoted about an axis, in particular about an axis of rotation of the second bevel gear, of the bevel gear transmission 20 for storage.

Die Verstelleinrichtung 24 ist dazu ausgebildet, zum Verstauen der Lenksäule 10 eine Drehbarkeit der Lenkspindel 14 zu blockieren. Mittels dem durch den Feedback-Aktuator 22 über das Getriebe 20 auf die Lenkspindel 14 übertragenen Drehmoment M ist ferner ein Verschwenken des ersten Kegelrads zum zweiten Kegelrad bewirkbar.The adjustment device 24 is designed to block the rotation of the steering spindle 14 in order to stow the steering column 10. By means of the torque M transmitted by the feedback actuator 22 via the gear 20 to the steering spindle 14, a pivoting of the first bevel gear to the second bevel gear can also be effected.

Das erste Kegelrad ist in der Lenksäule 10 derart befestigt, dass die Lenksäule 10 bei Verschwenken des ersten Kegelrads ebenfalls verschwenkt wird. Die Verstelleinrichtung 24 ist in einem ersten Zustand dazu ausgebildet, die Drehbarkeit der Lenkspindel 14 relativ zur Lenksäule 10 zu blockieren. Die Verstelleinrichtung 24 ist des Weiteren in einem zweiten Zustand dazu ausgebildet, die Drehbarkeit der Lenkspindel 14 relativ zur Lenksäule 10 freizugeben.The first bevel gear is fastened in the steering column 10 in such a way that the steering column 10 is also pivoted when the first bevel gear is pivoted. The adjusting device 24 is designed in a first state to block the rotation of the steering spindle 14 relative to the steering column 10. The adjusting device 24 is further designed in a second state to release the rotation of the steering spindle 14 relative to the steering column 10.

Eine Schwenkrichtung der Lenksäule 10 ist von einer Positionierung der Kegelräder, insbesondere einer Ausrichtung des ersten Kegelrads zum zweiten Kegelrad abhängig.A pivoting direction of the steering column 10 depends on a positioning of the bevel gears, in particular an alignment of the first bevel gear to the second bevel gear.

2b zeigt eine schematische Darstellung des Steer-by-Wire-Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 2 B shows a schematic representation of the steer-by-wire steering system for the motor vehicle according to the further preferred embodiment of the invention.

Die Mehrzahl von sequentiell angeordneten Wellen umfassen ferner eine mit der Zwischenwelle 30 durch ein zweites Kardangelenk 34 verbundene Getriebeeingangswelle 36.The plurality of sequentially arranged shafts further include a transmission input shaft 36 connected to the intermediate shaft 30 by a second universal joint 34.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2017089218 A1 [0004]WO 2017089218 A1 [0004]

Claims (11)

Steer-by-Wire-Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit: einer Lenksäule (10), in welcher eine mit einem Lenkrad (12) verbundene Lenkspindel (14) drehbar gelagert ist, wobei die Lenkspindel (14) an einem ersten axialen Endabschnitt (14a) mit dem Lenkrad (12) verbunden ist; einem in der Lenksäule (10) angeordneten, ein erstes Getrieberad (16) und ein mit dem ersten Getrieberad kämmendes zweites Getrieberad (18) aufweisendes Getriebe (20), wobei das erste Getrieberad (16) an einem, zum ersten axialen Endabschnitt (14a) gegenüberliegend angeordneten, zweiten axialen Endabschnitt (14b) der Lenkspindel (14) angeordnet ist; einem außerhalb der Lenksäule (10) angeordneten, mit dem zweiten Getrieberad (18) wirkverbundenen, Feedback-Aktuator (22), welcher dazu ausgebildet ist, die Lenkspindel (14) über das Getriebe (20) mit einem Drehmoment (M) zu beaufschlagen; und einer Verstelleinrichtung (24) zum Verstauen der Lenksäule (10), welche dazu ausgebildet ist, dass durch den Feedback-Aktuator (22) über das Getriebe (20) auf die Lenkspindel (14) übertragene Drehmoment (M) in eine Verstellbewegung zum Verstauen der Lenksäule (10) umzuwandeln.Steer-by-wire steering system (1) for a motor vehicle, comprising: a steering column (10) in which a steering spindle (14) connected to a steering wheel (12) is rotatably mounted, the steering spindle (14) being connected to the steering wheel (12) at a first axial end section (14a); a gear (20) arranged in the steering column (10) and having a first gear wheel (16) and a second gear wheel (18) meshing with the first gear wheel, the first gear wheel (16) being arranged at a second axial end section (14b) of the steering spindle (14) arranged opposite the first axial end section (14a); a feedback actuator (22) arranged outside the steering column (10) and operatively connected to the second gear wheel (18), which is designed to apply a torque (M) to the steering spindle (14) via the gear (20); and an adjustment device (24) for stowing the steering column (10), which is designed to convert the torque (M) transmitted by the feedback actuator (22) via the gear (20) to the steering spindle (14) into an adjustment movement for stowing the steering column (10). Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, wobei der Feedback-Aktuator (22) im Wesentlichen rechtwinklig zur Lenksäule (10) angeordnet ist, wobei der Feedback-Aktuator (22) mit dem zweiten Getrieberad (18) durch eine im Wesentlichen rechtwinklig zur Lenksäule (10) angeordnete Antriebswelle (26) des Feedback-Aktuators (22) wirkverbunden ist.Steer-by-wire steering system according to Claim 1 , wherein the feedback actuator (22) is arranged substantially at right angles to the steering column (10), wherein the feedback actuator (22) is operatively connected to the second gear wheel (18) by a drive shaft (26) of the feedback actuator (22) arranged substantially at right angles to the steering column (10). Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 1, wobei der Feedback-Aktuator (22) mit dem zweiten Getrieberad (18) durch eine Mehrzahl von sequentiell angeordneten Wellen wirkverbunden ist.Steer-by-wire steering system according to Claim 1 , wherein the feedback actuator (22) is operatively connected to the second gear (18) through a plurality of sequentially arranged shafts. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 3, wobei die Mehrzahl von sequentiell angeordneten Wellen eine Motorwelle (28) des Feedback-Aktuators (22) und zumindest eine Zwischenwelle (30) aufweisen, welche Zwischenwelle (30) mit der Motorwelle (28) des Feedback-Aktuators (22) durch ein erstes Kardangelenk (32) verbunden ist.Steer-by-wire steering system according to Claim 3 , wherein the plurality of sequentially arranged shafts comprise a motor shaft (28) of the feedback actuator (22) and at least one intermediate shaft (30), which intermediate shaft (30) is connected to the motor shaft (28) of the feedback actuator (22) by a first universal joint (32). Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 4, wobei die Mehrzahl von sequentiell angeordneten Wellen ferner eine mit der Zwischenwelle (30) durch ein zweites Kardangelenk (34) verbundene Getriebeeingangswelle (36) aufweist.Steer-by-wire steering system according to Claim 4 wherein the plurality of sequentially arranged shafts further comprises a transmission input shaft (36) connected to the intermediate shaft (30) by a second universal joint (34). Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (20) durch ein, ein erstes Kegelrad und ein zweites Kegelrad aufweisendes Kegelradgetriebe (20) ausgebildet ist, wobei das erste Getrieberad (16) durch das erste Kegelrad und das zweite Getrieberad durch das zweite Kegelrad ausgebildet ist.Steer-by-wire steering system according to one of the preceding claims, wherein the transmission (20) is formed by a bevel gear transmission (20) having a first bevel gear and a second bevel gear, wherein the first gear (16) is formed by the first bevel gear and the second gear is formed by the second bevel gear. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 6, wobei die Lenksäule (10) zum Verstauen um eine Achse, insbesondere um eine Drehachse des zweiten Kegelrads, des Kegelradgetriebes (20) schwenkbar ist.Steer-by-wire steering system according to Claim 6 , wherein the steering column (10) is pivotable about an axis, in particular about an axis of rotation of the second bevel gear of the bevel gear transmission (20) for stowing purposes. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 7, wobei die Verstelleinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, zum Verstauen der Lenksäule (10) eine Drehbarkeit der Lenkspindel (14) zu blockieren, wobei mittels dem durch den Feedback-Aktuator (22) über das Getriebe (20) auf die Lenkspindel (14) übertragenen Drehmoment (M) ein Verschwenken des ersten Kegelrads zum zweiten Kegelrad bewirkbar ist.Steer-by-wire steering system according to Claim 7 , wherein the adjusting device (24) is designed to block a rotatability of the steering spindle (14) for stowing the steering column (10), wherein a pivoting of the first bevel gear to the second bevel gear can be effected by means of the torque (M) transmitted by the feedback actuator (22) via the gear (20) to the steering spindle (14). Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 8, wobei das erste Kegelrad in der Lenksäule (10) derart befestigt ist, dass die Lenksäule (10) bei Verschwenken des ersten Kegelrads ebenfalls verschwenkt wird.Steer-by-wire steering system according to Claim 8 , wherein the first bevel gear is fastened in the steering column (10) such that the steering column (10) is also pivoted when the first bevel gear is pivoted. Steer-by-Wire-Lenksystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Verstelleinrichtung (24) in einem ersten Zustand dazu ausgebildet ist, die Drehbarkeit der Lenkspindel (14) relativ zur Lenksäule (10) zu blockieren, und wobei die Verstelleinrichtung (24) in einem zweiten Zustand dazu ausgebildet ist, die Drehbarkeit der Lenkspindel (14) relativ zur Lenksäule (10) freizugeben.Steer-by-wire steering system according to Claim 8 or 9 , wherein the adjusting device (24) is designed in a first state to block the rotatability of the steering spindle (14) relative to the steering column (10), and wherein the adjusting device (24) is designed in a second state to release the rotatability of the steering spindle (14) relative to the steering column (10). Steer-by-Wire-Lenksystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei eine Schwenkrichtung der Lenksäule (10) von einer Positionierung der Kegelräder, insbesondere einer Ausrichtung des ersten Kegelrads zum zweiten Kegelrad abhängig ist.Steer-by-wire steering system according to one of the Claims 7 until 9 , wherein a pivoting direction of the steering column (10) depends on a positioning of the bevel gears, in particular an alignment of the first bevel gear to the second bevel gear.
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