DE10159330A1 - Reaction simulator for vehicle steering wheel has planetary gearing and elastic springs interacting with same - Google Patents
Reaction simulator for vehicle steering wheel has planetary gearing and elastic springs interacting with sameInfo
- Publication number
- DE10159330A1 DE10159330A1 DE10159330A DE10159330A DE10159330A1 DE 10159330 A1 DE10159330 A1 DE 10159330A1 DE 10159330 A DE10159330 A DE 10159330A DE 10159330 A DE10159330 A DE 10159330A DE 10159330 A1 DE10159330 A1 DE 10159330A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- steering wheel
- steering
- reaction torque
- reaction
- moment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
- B62D5/005—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Reaktionsmomentsimulator für ein Lenkrad einer Fahrzeuglenkung, der Mittel aufweist, um ein Reaktionsmoment zu erzeugen, das entgegengesetzt ist zu einem Lenkmoment, welches durch eine Drehbewegung einer Lenkradwelle bzw. des Lenkrads durch den Fahrer aufgebracht werden kann.The invention relates to a reaction torque simulator for a steering wheel of a vehicle steering, which has means to to generate a reaction moment that is opposite to a steering torque, which by a rotational movement of a Steering wheel shaft or the steering wheel applied by the driver can be.
Heutige Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, sind in der Regel mit hydraulischen oder elektrohydraulischen Servolenkungen ausgestattet, bei denen ein Lenkrad mechanisch mit den lenkbaren Fahrzeugrädern zwangsgekoppelt ist. Die Servounterstützung ist derart aufgebaut, dass im Mittelbereich des Lenkmechanismus Aktuatoren, z. B. Hydraulikzylinder, angeordnet sind. Durch eine von den Aktuatoren erzeugte Kraft wird die Betätigung des Lenkmechanismus in Reaktion auf die Drehung des Lenkrads unterstützt. Dadurch ist der Kraftaufwand des Fahrers beim Lenkvorgang verringert.Today's motor vehicles, especially passenger cars, are usually hydraulic or electrohydraulic power steering, where a steering wheel mechanically with the steerable vehicle wheels is forcibly coupled. The servo support is like this built that in the middle of the steering mechanism Actuators, e.g. B. hydraulic cylinders are arranged. By a force generated by the actuators becomes the actuation of the steering mechanism in response to the rotation of the Steering wheel supported. This is the effort of the Driver reduced when steering.
Ferner sind Fahrzeuglenkungen bekannt, bei denen das Lenkrad und die gelenkten Fahrzeugräder nur über eine Regelstrecke gekoppelt sind und wobei eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Fahrzeugrädern nicht mehr vorliegt (Steer-by-wire-Lenkung). Die lenkbaren Fahrzeugräder werden dann durch Stellaggregate, wie elektrohydraulische oder elektromechanische Stellaggregate, und über weitere Elemente verstellt (elektrohydraulische oder elektromechanische Lenkung). Dabei sind die Stellaggregate meist so ausgebildet, dass diese eine Lenkstange linear bewegen und über eine oder zwei Spurstangen und Spurstangenhebel die Räder in die gewünschte Stellung verschwenken.Furthermore, vehicle steering systems are known in which the Steering wheel and the steered vehicle wheels only one Controlled system are coupled and a mechanical Connection between the steering wheel and the vehicle wheels no longer exists (steer-by-wire steering). The steerable Vehicle wheels are then replaced by actuators, such as electrohydraulic or electromechanical actuators, and adjusted via further elements (electrohydraulic or electromechanical steering). Here are the Actuators are usually designed so that this one Move handlebar linearly and over one or two Tie rods and tie rod levers put the wheels in the swivel the desired position.
Bei einer Steer-by-wire-Lenkung wird auf das nicht mechanisch mit den verschwenkbaren Rädern verbundenem Lenkrad ein Reaktionsmoment bzw. eine Reaktionskraft mittels eines Reaktionsmomentsimulators aufgebracht, damit der Fahrer eine Rückmeldung zumindest über seine Lenktätigkeit und weitere ggf. weitere Parameter, z. B. den Straßenzustand, erhält. Bekannt sind insbesondere mit einem elektronisch ansteuerbaren Motor versehene Reaktionsmomentsimulatoren, im folgenden als "aktive Reaktionsmomentsimulatoren" bezeichnet. Der Motor, z. B. ein Elektromotor, treibt den Reaktionsmomentsimulator nach Maßgabe der aktuellen Fahrsituation (aktueller Fahrzeugzustands), wie erkannte Fahrzeuggeschwindigkeit oder Lenkbetätigungswinkel des Lenkrads. Durch den Reaktionsmomentsimulator wird so auf das Lenkrad ein Reaktionsmoment bzw. eine Reaktionskraft zum Ausrichten des Lenkrads in dessen Neutralposition oder Null-Lage aufgebracht. Dabei wird die Reaktionskraft in Reaktion auf den Betrag der Fahrzeuggeschwindigkeit (hoch oder gering) und die Größe des Lenkbetätigungswinkels (groß oder klein) geregelt. Auch das auf das Lenkrad gegen die Reaktionskraft durch den Fahrer aufgebrachte Moment kann ermittelt werden und die zu erzeugende Lenkkraft entsprechend vergrößert oder verringert werden. Ziel ist es im Grundsatz, das Moment am Lenkrad entsprechend der an den Rädern wirkenden Kräfte einzustellen, um ein zumindest annähernd gleiches Lenkgefühl wie bei einer herkömmlichen Lenkung zu simulieren, bei der das Lenkrad mechanisch mit dem Lenkmechanismus verbunden ist. Es kann aber ebenso vorgesehen werden, eine bestimmte, geänderte Lenkcharakteristik zu erzeugen. With steer-by-wire steering this is not the case mechanically connected to the swiveling wheels Steering wheel a reaction torque or a reaction force applied by means of a reaction moment simulator, so the driver has feedback at least on his Steering and other, if necessary, other parameters, e.g. B. the Road condition. Are known in particular with a electronically controllable motor Reaction moment simulators, hereinafter referred to as "active Reaction torque simulators ". The engine, e.g. a Electric motor, drives the reaction torque simulator In accordance with the current driving situation (more current Vehicle status), such as recognized vehicle speed or steering angle of the steering wheel. By the Reaction torque simulator is thus on the steering wheel Reaction moment or a reaction force to align the Steering wheel in its neutral position or zero position applied. The reaction force is in response to the amount of vehicle speed (high or low) and the size of the steering angle (large or small) regulated. That too on the steering wheel against the reaction force torque applied by the driver can be determined and increases the steering force to be generated accordingly or be reduced. In principle, the aim is to: Torque on the steering wheel according to the one acting on the wheels Adjust forces to at least approximately the same Steering feeling like with a conventional steering too simulate in which the steering wheel mechanically with the Steering mechanism is connected. But it can also be be provided a specific, modified To generate steering characteristics.
Wenn bei einer Steer-by-Wire-Lenkung jedoch der aktive Reaktionsmomentsimulator eine Funktionsstörung aufweist oder ausfällt, würde der Fahrer bei Betätigung des Lenkrads kein Reaktionsmoment erfahren. Ist keine dem vom Fahrer auf das Lenkrad aufgebrachte Handkraft bzw. Drehmoment entgegengesetzte Reaktionskraft vorhanden, würde sich das Lenkgefühl für den Fahrer so sehr stark ändern und von dem einer herkömmlichen Fahrzeuglenkung unterscheiden, dass das Fahrzeugs für die meisten Fahrer kaum noch beherrschbar wäre. Daher weisen bekannte Steer-by-wire-Lenkungen eine mechanische "Rückfallebene" auf, welche durch mechanische Mittel realisiert wird, die ein Grundcharakteristik für das Lenkrad erzeugen.But when steer-by-wire steering is the active one Reaction torque simulator has a malfunction or fails, the driver would when operating the steering wheel experienced no reaction moment. Is none of that on the driver the steering wheel applied hand force or torque opposite reaction force present, that would Steering feel so very much change for the driver and from that a conventional vehicle steering distinguish that the Most drivers can hardly control the vehicle would. Known steer-by-wire steering systems therefore have one mechanical "fallback level", which is characterized by mechanical Means is realized, which is a basic characteristic for the Generate steering wheel.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Reaktionsmomentsimulator zu schaffen, durch den einem Lenkrad einer Fahrzeuglenkung ein gewünschtes Reaktionsmoment aufprägbar ist und der sicher und zuverlässig arbeitet.It is the object of the invention, one To create reaction torque simulator through one Steering wheel of a vehicle steering a desired one Reaction moment can be impressed and that is safe and works reliably.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen.The task is characterized by the characteristics of the independent Claim resolved. Special configurations of the Invention are in the dependent claims.
Nach der Erfindung ist es wesentlich, dass der Reaktionsmomentsimulator ein Getriebe, vorzugsweise ein Umlaufgetriebe, aufweist und dass mindestens ein mit dem Getriebe zusammenwirkendes elastisches Mittel vorgesehen ist, zwecks Erzeugung eines Reaktionsmoments bzw. einer Reaktionskraft beim Drehen der Lenkradwelle bzw. des Lenkrads, wobei als elastisches Mittel mindestens eine im wesentlichen ebene, gewundene, biegebeanspruchte Feder oder eine biegebeanspruchte Schraubenfeder vorgesehen ist. Als Getriebe können Zugmittel-, Reibrad- oder Zahnradgetriebe verwendet werden. Zahnradgetriebe und insbesondere Umlaufgetriebe sind aber bevorzugt, da diese technisch relativ einfach sind und sicher arbeiten und bei einer koaxialen Anordnung in Bezug zur Lenkradwelle einen kleinen Bauraum ermöglichen.According to the invention it is essential that the Reaction torque simulator, preferably a transmission Epicyclic gear, and that at least one with the Gear cooperating elastic means provided is, in order to generate a reaction torque or one Reactive force when turning the steering wheel shaft or Steering wheel, at least one in the elastic means essentially flat, tortuous, bending spring or a bending spring is provided. As Gearboxes can be traction, friction gear or gearwheels be used. Gear transmission and in particular Orbital gearboxes are preferred because they are technical are relatively simple and work safely and at one a small coaxial arrangement with respect to the steering wheel shaft Allow installation space.
Der Begriff "Reaktionsmoment" ist im Sinne der Erfindung sehr weit aufzufassen. Es ist jedes Moment bzw. jede Kraft gemeint, das/die bei einer Auslenkung des Lenkrads durch insbesondere ein vom Fahrer auf das Lenkrad ausgeübtes Moment oder Kraft der Auslenkung entsprechend entgegengesetzt wirkt. Dabei wird das Reaktionsmoment bzw. die Reaktionskraft insbesondere bei einer Verdrehung des Lenkrads aus seiner Null-Stellung oder Null-Lage erzeugt, die zumindest annähernd einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs entspricht. Dadurch ist dem Lenkrad mit relativ einfachen und sicheren technischen Mitteln eine bestimmte, gewünschte Lenkungsbediencharakteristik aufprägbar. Da diese Mittel vorzugsweise nur mechanisch arbeiten, sind diese gegen Fehler in der Bordelektronik des Fahrzeugs, z. B. Ausfall der elektrischen Energieversorgung, immun.The term "reaction moment" is in the sense of the invention to be understood very broadly. It is every moment or force meant that when the steering wheel is deflected by especially one exerted by the driver on the steering wheel Moment or force corresponding to the deflection works in the opposite direction. The reaction moment or the reaction force especially when the Steering wheel generated from its zero position or zero position, the at least approximately a straight-ahead drive of the vehicle equivalent. This makes the steering wheel relatively easy and certain technical means a certain, desired Steering control characteristics can be memorized. Because this means preferably only work mechanically, these are against Faults in the on-board electronics of the vehicle, e.g. B. Failure electrical power supply, immune.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das elastische Mittel mindestens eine im wesentlichen ebene Spiralfeder ist, da mit dieser die gewünschte Charakteristik sicher erzeugbar ist.According to the invention it is provided that the elastic At least one essentially flat spiral spring is because with this the desired characteristic is certain can be generated.
Erfindungsgemäß sind zwei Federn vorgesehen, zwecks Erzeugung eines Reaktionsmoments bzw. einer Reaktionskraft beim Drehen der Lenkradwelle bzw. des Lenkrads in beide Drehrichtungen, wobei die eine Feder in die eine Drehrichtung und die andere Feder in die andere Drehrichtung wirkt. Darüber hinaus kann vorteilhaft so eine Mittenzentrierung des Lenkrads realisiert werden.According to the invention, two springs are provided for the purpose Generation of a reaction torque or a reaction force when turning the steering wheel shaft or the steering wheel in both Direction of rotation, with one spring in one Direction of rotation and the other spring in the other Direction of rotation works. In addition, such Centering of the steering wheel can be realized.
In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Getriebe ein Umlaufgetriebe ist und ein von der Lenkradwelle angetriebenes Sonnenrad aufweist, das über drei in einem Hohlrad laufenden Planetenrädern mit einem Planetenträger wirkverbunden ist, an den mit einem ersten Endabschnitt das elastische Mittel angreift, dessen anderer Endabschnitt mit einem Gehäuse bzw. einem Anschlag des Gehäuses ortsfest verbunden ist, so dass bei einer Auslenkung des Lenkrads aus einer Null-Lage durch ein vom Fahrer auf das Lenkrad ausgeübtes Moment oder Kraft, durch das elastische Mittel ein der Auslenkung entsprechendes Reaktionsmoment oder Reaktionskraft erzeugt wird. Der Vorteil der Verwendung eines derartigen Planetengetriebes ist der geringe Bauraum.In an embodiment of the invention, it is provided that Gearbox is an epicyclic gearbox and one of those Steering wheel shaft has driven sun gear that over three planet gears running in a ring gear with one Planet carrier is operatively connected to the first End portion attacks the elastic means, the other End section with a housing or a stop of the Housing is fixedly connected, so that at one Deflection of the steering wheel from a zero position by one of the Driver moment or force exerted on the steering wheel the elastic means corresponding to the deflection Reaction moment or reaction force is generated. The Advantage of using such a planetary gear is the small installation space.
Vorzugsweise weist der Reaktionsmomentsimulator ein Umlaufgetriebe (Planetengetriebe) auf, bei dem durch einen Motor zumindest ein Rad des Getriebes angetrieben wird, zwecks Übertragung eines Moments auf das Lenkrad (aktiver Reaktionsmomentsimulator). In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann auch die Lenkradwelle direkt durch den Motor angetrieben werden.The reaction moment simulator preferably has Epicyclic gear (planetary gear) on which by a Engine is driven at least one wheel of the transmission to transmit a moment to the steering wheel (more active Kickback Simulator). In another preferred Embodiment can also directly through the steering wheel shaft Motor driven.
Durch das Getriebe wird vorzugsweise eine Untersetzung in einem Bereich von 2 bis 3, vorzugsweise ca. 2,3, realisiert.A reduction in is preferably achieved by the gear a range from 2 to 3, preferably about 2.3, realized.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass durch das Getriebe und das elastische Mittel bei Verdrehung der Lenkradwelle um eine Null-Lage in beide Richtungen die vom Fahrer aufzubringende Lenkkraft mit steigendem Lenkradwinkel annähernd linear anwächst. Dabei wird vorzugsweise die Charakteristik des bei der Verdrehung des Lenkrads aufgebrachten Reaktionsdrehmoments annähernd gleich wie bei der Lenkradcharakteristik herkömmlicher Servolenkungen eingestellt. Insbesondere wird ein "Anfangsbereich" vorgesehen, bei dem die Zunahme der Lenkkraft mit steigendem Lenkradwinkel relativ rasch, z. B. ca. 0,05 bis 0,1 Nm-Zunahme pro 1° Lenkradwinkeländerung, erfolgt.According to the invention it is provided that Gearbox and the elastic means when the Steering wheel shaft around a zero position in both directions from the Steering force to be applied by the driver with increasing Steering wheel angle increases almost linearly. Doing so preferably the characteristic of when twisting the Steering wheel applied reaction torque approximately same as conventional steering wheel characteristics Power steering set. In particular, a "Initial range" is provided, in which the increase in Steering force with increasing steering wheel angle relatively quickly, e.g. B. approx. 0.05 to 0.1 Nm increase per 1 ° steering wheel angle change, he follows.
Nach der Erfindung wird der maximale Drehwinkel der Lenkradwelle bzw. des Lenkrads auf einen Winkel in einem Bereich von 90° bis 900°, vorzugsweise 300° bis 900°, insbesondere ca. 720°, jeweils in beide Richtungen mechanisch begrenzt.According to the invention, the maximum angle of rotation Steering wheel shaft or the steering wheel at an angle in one Range from 90 ° to 900 °, preferably 300 ° to 900 °, in particular about 720 °, in both directions mechanically limited.
Erfindungsgemäß wird bei losgelassenem Lenkrad, wenn der Fahrer kein Moment mehr aufbringt, das Lenkrad selbständig in die Null-Lage zurücklenkt. Beim Abstellen des Fahrzeuges bzw. beim Abschalten des Systems wird das Lenkrad vorzugsweise in der letzten Position fixiert.According to the invention when the steering wheel is released when the Driver spends no more moment, the steering wheel independently back to the zero position. When parking the vehicle or when the system is switched off the steering wheel preferably fixed in the last position.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass das elastische Element so vorgespannt, dass aus einer Null-Lage der Lenkradwelle in einem Anfangsbereich bis zu einem relativ geringen Lenkradwinkel, vorzugsweise ca. 5° bis 30°, insbesondere ca. 20°, das Moment annähernd linear ansteigt von ca. 0 Nm bis ca. 1 Nm und in einem zweiten Bereich ab diesem relativ geringen Lenkradwinkel bis zu der Endstellung, d. h. vorzugsweise eine Lenkradwinkel von ca. 720°, das Moment annähernd linear ansteigt von ca. 1 Nm bis ca. 3 Nm. Durch eine Ansteuerung des Motors des aktiven Reaktionsmomentsimulators kann darüber hinaus vorteilhaft - über diese Grundcharakteristik hinaus - am Lenkrad ein Moment von ca. 3 bis 5 Nm, vorzugsweise ca. 4 Nm, eingestellt werden.It is provided according to the invention that the elastic Element biased so that from a zero position the Steering wheel shaft in an initial range up to a relative small steering wheel angle, preferably approx. 5 ° to 30 °, in particular about 20 °, the moment increases almost linearly from approx. 0 Nm to approx. 1 Nm and in a second range this relatively small steering wheel angle up to the End position, d. H. preferably a steering wheel angle of approx. 720 °, the torque increases almost linearly from approx. 1 Nm to approx. 3 Nm. By controlling the motor of the active Reaction torque simulator can also be advantageous - beyond this basic characteristic - on the steering wheel Moment of approx. 3 to 5 Nm, preferably approx. 4 Nm, can be set.
Erfindungsgemäß ist der Reaktionsmomentsimulator als mechanische Rückfallebene für die Einstellung eines auf das Lenkrad wirkenden Reaktionsmoments bzw. Reaktionskraft einer Steer-by-wire-Lenkung vorgesehen, bei der das Lenkrad und die gelenkten Fahrzeugräder nur über eine Regelstrecke gekoppelt sind, wobei eine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Fahrzeugrädern nicht vorliegt. Als Steer-by-wire-Lenkung kann z. B. eine elektromechanische oder ein elektrohydraulische Servolenkung eingesetzt werden, wobei als Energiequelle für die Lenkfunktion direkt ein Elektromotor oder eine einen hydraulischen Druck erzeugende Motor-Pumpen-Einheit eingesetzt wird.According to the reaction torque simulator is as mechanical fallback level for setting one on the Steering wheel acting reaction torque or reaction force a steer-by-wire steering is provided, in which the steering wheel and the steered vehicle wheels only over a controlled system are coupled, with a mechanical connection between the steering wheel and the vehicle wheels are not present. As Steer-by-wire steering can e.g. B. an electromechanical or an electro-hydraulic power steering is used be used as an energy source for the steering function an electric motor or a hydraulic pressure generating motor-pump unit is used.
Nach der Erfindung kann der Reaktionsmomentsimulator ebenso als alleiniger Simulator des Reaktionsmoments bzw. der Reaktionskraft eines Lenkrads einer Steer-by-wire-Lenkung ausgebildet sein.According to the invention, the reaction torque simulator can also as the sole simulator of the reaction torque or Reactive force of a steering wheel of a steer-by-wire steering system be trained.
Vorzugsweise wird der Reaktionsmomentsimulator für ein Lenkrad einer elektromechanischen Lenkung eingesetzt, die ein elektromechanisches Stellaggregat zum Verschwenken der lenkbaren Fahrzeugräder aufweist.The reaction moment simulator is preferably used for a Steering wheel of an electromechanical steering system used an electromechanical actuator for pivoting the has steerable vehicle wheels.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels und durch drei Abbildungen (Fig. 1 bis Fig. 3) beispielhaft näher erläutert.The invention will now be described by way of example with reference to an embodiment and by three pictures (Fig. 1 to Fig. 3).
In der Fig. 1 ist ein Reaktionsmomentsimulator eines Lenkrad einer Fahrzeuglenkung in einer Draufsicht aus der Blickrichtung des Fahrers gezeigt.In FIG. 1, a reaction torque simulator of a steering wheel of a vehicle steering system in a plan view from the viewing direction of the driver is shown.
Fig. 2 stellt den in Fig. 1 gezeigten Reaktionsmomentsimulator in einem Querschnitt längs der Lenkradwelle dar. FIG. 2 shows the reaction torque simulator shown in FIG. 1 in a cross section along the steering wheel shaft.
In der Fig. 3 ist ein Momentenverlauf am Lenkrad durch einen erfindungsgemäßen passiven (mechanischen) Reaktionsmomentsimulator dargestellt.In Fig. 3 a torque curve is on the steering wheel according to the invention by a passive (mechanical) reaction torque simulator shown.
Der in der Fig. 1 gezeigte Reaktionsmomentsimulator umfasst zwei Spiralfedern (10, 11) und ein Planetengetriebe, das im wesentlichen aus 3 Planetenrädern (1), einem Planetenträger (2), einem Hohlrad (3), einem Sonnenrad (4) und einem Gehäuse (6) besteht. Das Sonnenrad (4) ist mit der Lenkradwelle oder Lenkradachse (5) als Antrieb verbunden. Der Abtrieb des Planetengetriebes erfolgt über den Planetenträger (2). Die Drehfedern (10, 11) sind an einem Ende (innen) mit dem Gehäuse (6) verbunden. In dem Gehäuse (6) ist weiterhin das Hohlrad (3) des Planetengetriebes integriert bzw. mit ihm fest verbunden. Über einen festen Anschlag (7) im Gehäuse sind die Federn (10, 11) zwischen Gehäuse (6) und Planetenträger (2) bzw. einem an dem Planetenträger (2) angeordneten Mitnehmer (8) vorgespannt, d. h. auf Zug belastet. Die Federn (10, 11) wirken in entgegengesetzte Richtungen. Zwischen dem Mitnehmer (8) und den Federn (10, 11) befindet sich eine elastische Zwischenlage (9).The reaction torque simulator shown in Fig. 1 comprises two coil springs ( 10 , 11 ) and a planetary gear, which essentially consists of 3 planet gears ( 1 ), a planet carrier ( 2 ), a ring gear ( 3 ), a sun gear ( 4 ) and a housing ( 6 ) exists. The sun gear ( 4 ) is connected to the steering wheel shaft or steering wheel axle ( 5 ) as a drive. The planetary gear is driven by the planet carrier ( 2 ). The torsion springs ( 10 , 11 ) are connected to the housing ( 6 ) at one end (inside). The ring gear ( 3 ) of the planetary gear is also integrated in the housing ( 6 ) or is permanently connected to it. The springs ( 10 , 11 ) are preloaded between the housing ( 6 ) and the planet carrier ( 2 ) or a driver ( 8 ) arranged on the planet carrier ( 2 ) via a fixed stop ( 7 ) in the housing, ie they are loaded under tension. The springs ( 10 , 11 ) act in opposite directions. An elastic intermediate layer ( 9 ) is located between the driver ( 8 ) and the springs ( 10 , 11 ).
In der Fig. 2 ist der in Fig. 1 gezeigte Reaktionsmomentsimulator in einer anderen Sicht dargestellt. Die Schnittfläche für die in Fig. 1 gezeigte Abbildung entspricht der zwischen den Punkten bzw. Linien A und A' aufgespannten Fläche. Der Pfeil P gibt die Richtung zum Lenkrad hin an. Dieselben wie in der Fig. 1 gezeigten Merkmale sind hier auch mit denselben Bezugszeichen versehen. Zu erkennen ist hier die konzentrische Anordnung der Bauteile um die Lenkradwelle oder Lenkradachse, wodurch eine kompakte Baueinheit in dem. Gehäuse (6) und insgesamt ein relativ geringer Bauraum ermöglicht wird. FIG. 2 shows the reaction torque simulator shown in FIG. 1 in a different view. The sectional area for the illustration shown in FIG. 1 corresponds to the area spanned between the points or lines A and A '. The arrow P indicates the direction towards the steering wheel. The same features as shown in FIG. 1 are also provided with the same reference numerals here. The concentric arrangement of the components around the steering wheel shaft or steering wheel axis can be seen here, as a result of which a compact structural unit in the. Housing ( 6 ) and overall a relatively small space is made possible.
Durch Drehung am Lenkrad wird über die Lenkwelle oder -achse (5) das Sonnenrad (4) verdreht, wodurch ein Drehwinkel im Planetengetriebe, bzw. am Planetenträger (2) entsteht. Der Drehwinkel ist vom Lenkradwinkel und der Getriebeübersetzung abhängig. Das Getriebe ist so ausgelegt, dass die Spiralfedern maximal 360° (minus Breite des Anschlags (9) plus der Federdicke plus der elastischen Zwischenlage) verdreht, d. h. gespannt werden können. Die Spannung bzw. Verdrehung der Spiralfedern (10, 11) erfolgt dabei über den Mitnehmer (8) am Planetenträger (2). Durch diese Verdrehung wird dem Fahrer ein Reaktionsmoment und damit ein Lenkgefühl in Abhängigkeit vom Lenkradwinkel generiert. Wird das Lenkrad wieder in Mittelposition gedreht, nimmt das Moment bis auf eine Vorspannung wieder ab. Der Übergang zwischen den beiden, vorgespannten Federn (10, 11) wird dabei durch die elastischen Zwischenlagen (8) verschliffen, damit ein abrupter Wechsel der Momenteinleitung durch die Feder (10, 11) vermieden wird. Mit anderen Worten kann durch die Erfindung mittels der verwendeten zwei Federn (10, 11) und dem Getriebe dem Fahrer vorteilhaft ein Reaktions-Drehmoment in Abhängigkeit vom Lenkradwinkel generiert werden. Weiterhin kann damit das Lenkrad in einer Mittelposition zentriert werden. Diese Funktionen können ganz oder teilweise dann wirksam werden, wenn bei einer Steer-by-wire-Lenkung kein aktiver Reaktionsmomentsimulator vorhanden ist oder dieser inaktiv ist. Der aktive Reaktionsmomentsimulator kann beispielsweise durch einen mit der Lenkwelle oder -achse (5) verbundenen Motor (12) realisiert werden, mit dem "aktiv" ein zusätzliches Moment erzeugbar ist.By turning the steering wheel, the sun wheel ( 4 ) is rotated via the steering shaft or axis ( 5 ), which creates an angle of rotation in the planetary gear or on the planet carrier ( 2 ). The angle of rotation depends on the steering wheel angle and the gear ratio. The gear unit is designed so that the coil springs can be rotated a maximum of 360 ° (minus the width of the stop ( 9 ) plus the spring thickness plus the elastic intermediate layer). The tension or rotation of the coil springs ( 10 , 11 ) takes place via the driver ( 8 ) on the planet carrier ( 2 ). This twist generates a reaction moment for the driver and thus a steering feeling depending on the steering wheel angle. If the steering wheel is turned back to the middle position, the moment decreases again except for a preload. The transition between the two preloaded springs ( 10 , 11 ) is ground through the elastic intermediate layers ( 8 ), so that an abrupt change in the introduction of torque by the spring ( 10 , 11 ) is avoided. In other words, the driver can advantageously generate a reaction torque as a function of the steering wheel angle by means of the two springs ( 10 , 11 ) and the gear used. Furthermore, the steering wheel can be centered in a central position. These functions can be fully or partially effective if there is no active reaction torque simulator in steer-by-wire steering or if it is inactive. The active reaction torque simulator can be implemented, for example, by a motor ( 12 ) connected to the steering shaft or axle ( 5 ), with which an additional torque can be generated “actively”.
In der Fig. 3 ist ein Verlauf des Moments MC am Lenkrad gegen den Lenkradwinkel 6c dargestellt, der durch einen erfindungsgemäßen passiven (mechanischen) Reaktionsmomentsimulator eingestellt wird. Die durch den passiven Reaktionsmomentsimulator aufgeprägte Lenk- Grundcharakeristik weist einen Anfangsbereich (I) auf, bei dem bis zu einem relativ geringen Lenkradwinkel δC von ca. 20°, das Moment MC annähernd linear ansteigt von ca. 0 Nm bis ca. 1 Nm. Das bedeutet, es wird ein Anfangsbereich (I) vorgesehen, bei dem die Zunahme der Lenkkraft mit steigendem Lenkradwinkel δC relativ rasch mit ca. 0,05 Nm- Zunahme pro 1° Lenkradwinkeländerung, erfolgt. In einem zweiten Bereich (II) steigt das Moment von ca. 1 Nm ab dem relativ geringen Lenkradwinkel δC von 20° annähernd linear an bis ca. 3 Nm in einer Endstellung von ca. 720°.In FIG. 3, a curve of the torque M C is shown c on the steering wheel against the steering wheel angle 6, the (mechanical) according to the invention by a passive reaction torque simulator is adjusted. The basic steering characteristics impressed by the passive reaction torque simulator have an initial range (I) in which, up to a relatively small steering wheel angle δ C of approximately 20 °, the moment M C increases approximately linearly from approximately 0 Nm to approximately 1 Nm , This means that an initial range (I) is provided in which the increase in steering force with increasing steering wheel angle δ C takes place relatively rapidly with an increase of approximately 0.05 Nm per 1 ° steering wheel angle change. In a second area (II) the torque increases approximately linearly from the relatively small steering wheel angle δ C of 20 ° to approximately 3 Nm in a final position of approximately 720 °.
Diese Grundcharakteristik kann durch eine Ansteuerung des Motors 12 des aktiven Reaktionsmomentsimulators darüber hinaus vorteilhaft überlagert werden und es wird z. B. ein für den Fahrer gewohntes Moment von ca. 3 bis 5 Nm, vorzugsweise ca. 4 Nm, eingestellt. Somit kann durch die Erfindung mittels der verwendeten zwei Reaktionsmomentsimulatoren vorteilhaft ein Reaktions- Drehmoment in Abhängigkeit vom Lenkradwinkel und weiteren Parametern, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, durch den Fahrer aufgebrachtes Lenkradmoment und Fahrbahnzustand, sicher und für den Fahrer nachvollziehbar generiert werden, wobei die Grundfunktionen redundant sind, so dass zumindest immer eine Grund-Lenkradcharakteristik (Grund-Reaktionsmoment) wirksam ist, auch wenn der aktive Reaktionsmomentsimulator eine Funktionsstörung aufweist.This basic characteristic can also be advantageously superimposed by controlling the motor 12 of the active reaction torque simulator. B. a driver's usual torque of about 3 to 5 Nm, preferably about 4 Nm. Thus, by means of the two reaction torque simulators used, the invention can advantageously generate a reaction torque as a function of the steering wheel angle and other parameters, such as vehicle speed, steering wheel torque applied by the driver and road condition, in a manner that is understandable and understandable for the driver, the basic functions being redundant, so that at least one basic steering wheel characteristic (basic reaction torque) is effective, even if the active reaction torque simulator has a malfunction.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10159330A DE10159330A1 (en) | 2000-12-15 | 2001-12-03 | Reaction simulator for vehicle steering wheel has planetary gearing and elastic springs interacting with same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10062613 | 2000-12-15 | ||
| DE10159330A DE10159330A1 (en) | 2000-12-15 | 2001-12-03 | Reaction simulator for vehicle steering wheel has planetary gearing and elastic springs interacting with same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10159330A1 true DE10159330A1 (en) | 2002-07-11 |
Family
ID=7667325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10159330A Withdrawn DE10159330A1 (en) | 2000-12-15 | 2001-12-03 | Reaction simulator for vehicle steering wheel has planetary gearing and elastic springs interacting with same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10159330A1 (en) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10235396A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-02-19 | Zf Lenksysteme Gmbh | Steering system for a vehicle |
| FR2887840A1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-05 | Renault Sas | PASSIVE STEERING EFFORTS RESETTING DEVICE FOR STEER-BY-WIRE TYPE MOTOR VEHICLE STEERING SYSTEM |
| FR2918028A1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-01-02 | Renault Sas | EFFORT RESTITUTION DEVICE |
| WO2016071270A1 (en) | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Takata AG | Restoring torque generating devices |
| WO2017089217A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | Thyssenkrupp Presta Ag | Feedback actuator for a steering mechanism |
| EP3205559A1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-16 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Steering device |
| CN108216351A (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-29 | 现代自动车株式会社 | Steering feeling in wire-controlled steering system is by control device |
| DE102017209664A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-13 | Thyssenkrupp Ag | Steering column for a motor vehicle |
| CN109147464A (en) * | 2018-10-09 | 2019-01-04 | 佛山市易驾星电子科技有限公司 | A kind of driving simulation steering wheel return power positioning device |
| EP3617036A1 (en) * | 2018-08-28 | 2020-03-04 | Volkswagen AG | Device for measuring torque in a force feedback actuator for a steer-by-wire steering system |
| DE102018200523B4 (en) | 2018-01-15 | 2020-07-02 | Ford Global Technologies, Llc | Steering device |
| DE102019202293A1 (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-20 | Ford Global Technologies, Llc | Steering device, steer-by-wire steering system and vehicle |
| DE102019208201B3 (en) * | 2019-06-05 | 2020-10-29 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for operating a steering system |
| WO2020244909A1 (en) | 2019-06-05 | 2020-12-10 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for operating a steer-by-wire steering system |
| CN112537365A (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-23 | 舍弗勒技术股份两合公司 | Steering wheel unit for detecting a steering movement of a steering wheel of an electromechanical steering system |
| US11084520B2 (en) * | 2017-09-29 | 2021-08-10 | Subaru Corporation | Steering apparatus |
-
2001
- 2001-12-03 DE DE10159330A patent/DE10159330A1/en not_active Withdrawn
Cited By (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10235396A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-02-19 | Zf Lenksysteme Gmbh | Steering system for a vehicle |
| FR2887840A1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-05 | Renault Sas | PASSIVE STEERING EFFORTS RESETTING DEVICE FOR STEER-BY-WIRE TYPE MOTOR VEHICLE STEERING SYSTEM |
| WO2007003811A2 (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-11 | Renault S.A.S. | Device for transmitting forces to the passive steering wheel for a steer-by-wire-type motor vehicle steering system |
| WO2007003811A3 (en) * | 2005-06-29 | 2007-03-08 | Renault Sa | Device for transmitting forces to the passive steering wheel for a steer-by-wire-type motor vehicle steering system |
| FR2918028A1 (en) * | 2007-06-28 | 2009-01-02 | Renault Sas | EFFORT RESTITUTION DEVICE |
| WO2009007571A2 (en) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Renault S.A.S | Force feedback device for a vehicle steering system |
| WO2009007571A3 (en) * | 2007-06-28 | 2009-02-26 | Renault Sa | Force feedback device for a vehicle steering system |
| DE102014222805A1 (en) | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Takata AG | Restoring torque generating devices |
| WO2016071270A1 (en) | 2014-11-07 | 2016-05-12 | Takata AG | Restoring torque generating devices |
| DE102014222805B4 (en) | 2014-11-07 | 2018-03-08 | Takata AG | Restoring torque generating devices |
| US10343709B2 (en) | 2014-11-07 | 2019-07-09 | Joyson Safety Systems Germany Gmbh | Restoring torque generating devices |
| WO2017089217A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | Thyssenkrupp Presta Ag | Feedback actuator for a steering mechanism |
| DE102015015148A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | Thyssenkrupp Ag | Feedback actuator for a steering device |
| US10589775B2 (en) | 2015-11-25 | 2020-03-17 | Thyssenkrupp Presta Ag | Feedback actuator for a steering mechanism |
| EP3205559A1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-16 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Steering device |
| CN108216351A (en) * | 2016-12-09 | 2018-06-29 | 现代自动车株式会社 | Steering feeling in wire-controlled steering system is by control device |
| CN108216351B (en) * | 2016-12-09 | 2021-10-15 | 现代自动车株式会社 | Steering feeling control device in steer-by-wire system |
| DE102017116303B4 (en) * | 2016-12-09 | 2021-04-22 | Hyundai Motor Company | STEERING FEEL CONTROL DEVICE IN A STEER-BY-WIRE SYSTEM |
| CN110709309A (en) * | 2017-06-08 | 2020-01-17 | 蒂森克虏伯普利斯坦股份公司 | Steering column for a motor vehicle |
| WO2018224549A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-13 | Thyssenkrupp Presta Ag | Steering column for a motor vehicle |
| DE102017209664A1 (en) * | 2017-06-08 | 2018-12-13 | Thyssenkrupp Ag | Steering column for a motor vehicle |
| US11014594B2 (en) | 2017-06-08 | 2021-05-25 | Thyssenkrupp Presta Ag | Steering column for a motor vehicle |
| US11084520B2 (en) * | 2017-09-29 | 2021-08-10 | Subaru Corporation | Steering apparatus |
| DE102018200523B4 (en) | 2018-01-15 | 2020-07-02 | Ford Global Technologies, Llc | Steering device |
| US11318989B2 (en) | 2018-01-15 | 2022-05-03 | Ford Global Technologies, Llc | Steering mechanism with haptic feedback |
| CN110861700A (en) * | 2018-08-28 | 2020-03-06 | 大众汽车有限公司 | Device for measuring torque in force feedback actuator for steer-by-wire system |
| US11459030B2 (en) | 2018-08-28 | 2022-10-04 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Apparatus for measuring a torque in a force-feedback actuator for a steer-by-wire steering system |
| CN110861700B (en) * | 2018-08-28 | 2022-06-21 | 大众汽车有限公司 | Device for measuring torque in force feedback actuator for steer-by-wire system |
| DE102018214538A1 (en) * | 2018-08-28 | 2020-03-05 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Device for measuring a torque in a force feedback actuator for a steer-by-wire steering system |
| EP3617036A1 (en) * | 2018-08-28 | 2020-03-04 | Volkswagen AG | Device for measuring torque in a force feedback actuator for a steer-by-wire steering system |
| CN109147464A (en) * | 2018-10-09 | 2019-01-04 | 佛山市易驾星电子科技有限公司 | A kind of driving simulation steering wheel return power positioning device |
| DE102019202293A1 (en) * | 2019-02-20 | 2020-08-20 | Ford Global Technologies, Llc | Steering device, steer-by-wire steering system and vehicle |
| WO2020244909A1 (en) | 2019-06-05 | 2020-12-10 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for operating a steer-by-wire steering system |
| EP3747733A1 (en) | 2019-06-05 | 2020-12-09 | Volkswagen Ag | Method for operating a steering system |
| DE102019208201B3 (en) * | 2019-06-05 | 2020-10-29 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for operating a steering system |
| US11597437B2 (en) | 2019-06-05 | 2023-03-07 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for operating a steering system |
| CN112537365A (en) * | 2019-09-20 | 2021-03-23 | 舍弗勒技术股份两合公司 | Steering wheel unit for detecting a steering movement of a steering wheel of an electromechanical steering system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3380389B1 (en) | Feedback actuator for a steering mechanism | |
| DE4304664C2 (en) | Control device, in particular steering for motor vehicles | |
| DE19755044C1 (en) | Motor vehicle steering arrangement | |
| DE19541749C1 (en) | Power steering for motor vehicles | |
| DE10159330A1 (en) | Reaction simulator for vehicle steering wheel has planetary gearing and elastic springs interacting with same | |
| DE10160717A1 (en) | Steering for motor vehicle with planetary gearbox and drive for superimposing torque on steering wheel has drive for applying torque directly to steering column | |
| DE10157797A1 (en) | Steering wheel simulator unit has reaction torque simulator with steering wheel shaft fixed to steering wheel without relative rotation | |
| EP1480864B1 (en) | Hydraulic power assisted steering system | |
| DE10159800A1 (en) | Overlay transmission for overlay steering can overlay rotary motion input from driver by means of rotary transmission with at least two stages | |
| DE10160313A1 (en) | Superposition gearbox for superposition steering of motor vehicle, has rotation/rotation gearbox with hollow wheels and coupling wheels on drive and output sides with essentially parallel rotation axes | |
| EP1213205B1 (en) | Power steering device | |
| DE102006001820B4 (en) | Steering system of a two-lane motor vehicle | |
| WO1999030954A1 (en) | Steering device for vehicles | |
| DE19713245C2 (en) | Motor vehicle with at least one part controllable via at least one control lever in the form of a so-called side stick | |
| WO2014194909A2 (en) | Device for steering a rear axle of a multi-track motor vehicle | |
| DE4138885A1 (en) | Power-assisted steering for car - has valve with spindle operated by steering wheel connected by torsion bar to output element | |
| DE10220123A1 (en) | Overlay steering device has first sector connected to steering wheel and second to steering transmission or vice versa | |
| DE10256306A1 (en) | Hydraulic power steering | |
| DE102007012392A1 (en) | Automotive power steering system has first hydraulic motor engaging with rack and pinion mechanism | |
| DE10046168A1 (en) | Road vehicle steering system with steer-by-wire function has actuator providing steering reaction force and mechanical servo-assisted back-up system | |
| DE102004061834A1 (en) | Steering gear for a vehicle comprises a rotation-translation drive formed by a spindle nut which twists on a gear spindle and in the direction of the spindle longitudinal axis via a first adjusting element while maintaining its position | |
| DE102005018308A1 (en) | Hydraulic servo steering valve with steering torque superposition has harmonic drive to turn servo valve components relative to each other | |
| WO2004018277A1 (en) | Motor vehicle steering system with superimposed steering system | |
| DE102007053694B4 (en) | Vehicle steering system | |
| EP2222531A1 (en) | Servo valve for a hydraulic power-assisted steering system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OR8 | Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20120525 |