DE102005005426A1

DE102005005426A1 - Transmission device for vehicle steering has setting drive arranged so that its setting shaft can be accelerated without drive from sides of setting drive

Info

Publication number: DE102005005426A1
Application number: DE200510005426
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Gregor; Rainer Dr. Kaufmann; Jens Dipl.-Ing. Meintschel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-02-05
Filing date: 2005-02-05
Publication date: 2006-08-10

Abstract

The transmission device (20) includes an adjusting transmission (15) and a setting drive (17) to set the steering angle of the steerable wheels (12, 13) of the vehicle. Less effort is required, because the setting drive is arranged so that its setting shaft (21) can be accelerated without drive from the science of the setting drive.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinrichtung für eine Fahrzeuglenkung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Getriebeeinrichtung für eine Fahrzeuglenkung nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The The invention relates to a transmission device for a vehicle steering system as well a method for operating a transmission device for a vehicle steering according to the generic terms of the independent Claims.

Eine variable Übersetzung zwischen Lenkrad und Vorderrädern kann die Agilität und den Bedienkomfort steigern. Bei niedrigen Geschwindigkeiten sollte die Übersetzung möglichst niedrig sein, damit beispielsweise beim Parken und Rangieren der Lenkwinkel so gering ist, dass kein Umgreifen erforderlich ist. Bei hohen Geschwindigkeiten muss die Übersetzung höher sein, um ein sicheres Fahrverhalten zu gewährleisten. Es ist bekannt, hierzu ein Getriebe mit einem Stellantrieb einzusetzen. Bei Ausfall des Stellantriebs ist es notwendig, die volle Kontrolle des Einschlagwinkels durch den Fahrer über dessen Lenkhandhabe sicherzustellen.A variable translation between steering wheel and front wheels can the agility and increase the ease of use. At low speeds should the translation preferably be low, so for example when parking and maneuvering the steering angle so small is that no encircling is required. At high speeds must have the translation be higher to ensure a safe driving behavior. It is known, to use a gearbox with an actuator for this purpose. In case of failure of Actuator it is necessary to have full control of the steering angle by the driver over ensure its steering handle.

Aus der Offenlegungsschrift DE 199 06 703 A1 ist eine Lenkeinrichtung mit einer Getriebeeinrichtung bekannt, bei der eine Verstelleinheit zum überlagerten Lenkeingriff mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle, einem Elektromotor und einer elektromagnetischen Bremse vorgesehen ist. Um eine ein fachere Stromzuführung und eine geringere Massenträgheit zu erreichen ist der Rotor permanent erregt und das Motorgehäuse undrehbar festgelegt. Elektromagnet und Bremse sind am Motorgehäuse gehalten.From the publication DE 199 06 703 A1 is a steering device with a transmission device is known in which an adjusting unit for superimposed steering engagement with an input shaft, an output shaft, an electric motor and an electromagnetic brake is provided. In order to achieve a simpler power supply and a lower inertia of the rotor is permanently energized and the motor housing fixed non-rotatably. Electromagnet and brake are held on the motor housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeeinrichtung für eine Fahrzeuglenkung anzugeben, die eine variable Lenkübersetzung mit hohem Komfort bei geringer Leistungsaufnahme und geringer Bauteilzahl ermöglicht, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Getriebeeinrichtung für eine Fahrzeuglenkung anzugeben.Of the The invention is based on the object of specifying a transmission device for a vehicle steering system, the one variable steering ratio with high comfort with low power consumption and low component count allows and a method for operating a transmission device for a vehicle steering system specify.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.The The object is achieved by the Characteristics of the independent claims solved.

Bei einer erfindungsgemäßen Getriebeeinrichtung für eine Fahrzeuglenkung ist vorgesehen, dass der Stellantrieb so ausgebildet ist, dass seine Stellwelle von Seiten des Stellantriebs antriebslos beschleunigbar ist. Das von dem Stellantrieb übertragene Drehmoment ist einstellbar. Eine Reduzierung oder Erhöhung des Drehmomentes führt zu einer Beschleunigung oder Abbremsung der Stellwelle. Eine Verstellung des Verstellgetriebes erfolgt damit mittels passiver Elemente, beispielsweise mittels einer Bremse oder einer Kupplung, insbesondere mittels einer Hysteresebremse bzw. Hysteresekupplung. Derartige passive Elemente erfordern zu ihrer Regelung eine wesentlich geringere Leistungsaufnahme als ein vergleichbarer Elektromotor, der als Stellantrieb verwendet würde. So ist die Leistungsaufnahme einer Bremse zur Erzeugung eines bestimmten Bremsmoments in der Regel deutlich niedriger als die eines Elektromotors zur Erzeugung eines entsprechenden Antriebsmoments.at a transmission device according to the invention for one Vehicle steering is provided that the actuator is formed is that its actuating shaft can be accelerated by the actuator without drive is. The transmitted from the actuator Torque is adjustable. A reduction or increase in the Torque leads to an acceleration or deceleration of the control shaft. An adjustment the adjusting gear thus takes place by means of passive elements, for example by means of a brake or a clutch, in particular by means of a Hysteresis brake or hysteresis clutch. Such passive elements require for their regulation a much lower power consumption than a comparable electric motor used as an actuator would. So is the power consumption of a brake to generate a specific braking torque usually much lower than that of an electric motor for Generation of a corresponding drive torque.

Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Cheap designs and advantages of the invention are the description and the other claims remove.

Vorzugsweise ist bei maximal wirkendem Stellantrieb die Stellwelle abgebremst. Wird die Wirkung des Stellantriebs reduziert, beschleunigt die Stellwelle. Eine Drehzahl einer Getriebeausgangswelle reduziert sich dabei. Bevorzugt ist bei deaktiviertem Stellantrieb die Drehzahl der Getriebeausgangswelle des Verstellgetriebes Null.Preferably the actuator shaft is braked with maximum acting actuator. If the effect of the actuator is reduced, the actuator shaft accelerates. A speed of a transmission output shaft is reduced. When the actuator is deactivated, the speed of the transmission output shaft is preferred of the variable transmission zero.

Eine kompakte Bauweise ergibt sich, wenn ein Rotor des Stellantriebs an der Stellwelle angeordnet ist.A Compact design results when a rotor of the actuator is arranged on the control shaft.

Vorzugsweise ist der Stellantrieb als Hysteresebremse ausgebildet. Die Hysteresebremse ist eine regelbare Bremse, mit der ein variables Bremsmoment aufgebracht werden kann. Liegt der Rotor der Hysteresebremse an der Stellwelle, wird diese mit dem variablen Bremsmoment beaufschlagt. Ist die Bremse voll angezogen, ist die Stellwelle vollständig abgebremst und ein über die Lenkhandhabe eingebrachtes Drehmoment wird vollständig in Richtung Lenkgetriebe weiter geleitet. Wird die Bremse gelöst, beschleunigt die Stellwelle, und es reduziert sich die Drehzahl der Getriebeausgangswelle. Durch einen daraus resultierenden Schlupf und folglich einer Änderung einer Getriebeübersetzung wird eine variable Übersetzung des Verstellgetriebes ermöglicht. Zwar vernichtet der Schlupf einen Teil der von einem Fahrer aufgebrachten Lenkarbeit. Dies ist unkritisch, da die eigentliche Energie zum Bewegen der Räder aus einer Servohydraulik des Lenkgetriebes herrührt.Preferably the actuator is designed as a hysteresis. The hysteresis brake is a variable brake that applies a variable braking torque can be. Is the rotor of the hysteresis brake on the control shaft, this is applied to the variable braking torque. Is the brake fully tightened, the control shaft is completely braked and a on the Steering handle torque is completely in Direction steering gear forwarded. If the brake is released, accelerates the control shaft, and it reduces the speed of the transmission output shaft. By a resulting slip and therefore a change a gear ratio becomes a variable translation allows the Verstellgetriebes. Although the slip destroys part of the raided by a driver Steering work. This is uncritical, because the real energy for Moving the wheels derived from a servo-hydraulic steering gear.

Alternativ ist der Stellantrieb als Kupplung ausgebildet, bevorzugt als Hysteresekupplung. Die Kupplung ist vorzugsweise zwischen zwei von drei Wellen eines beliebigen Summiergetrie bes angeordnet. Die Kupplung ist regelbar und kann ein variables Kupplungsmoment aufbringen.alternative the actuator is designed as a clutch, preferably as a hysteresis clutch. The clutch is preferably between two out of three shafts of a arranged any Summiergetrie bes. The clutch is adjustable and can apply a variable clutch torque.

Zur Reduzierung des Kupplungsmoments kann die Kupplung zwischen dem als Stellwelle ausgebildeten Stelleingang und einer Getriebeeisgangswelle oder zwischen dem Stelleingang und einer Getriebeausgangswelle angeordnet sein. Dabei kann die Kupplung in einer Welle zwischen Verstellgetriebe und Lenkgetriebe oder zwischen Verstellgetriebe und Lenkhandhabe angeordnet sein. Wird die Kupplung vollständig geschlossen, d.h. der Stellantrieb maximal aktiviert, dann gleichen sich im Verstellgetriebe alle Drehzahlen an, und es liegt ein Kupplungsfall vor, bei dem keine Relativbewegung im Verstellgetriebe erfolgt. Die Getriebeübersetzung ergibt sich dann zu eins. Wird die Kupplung geöffnet, so beschleunigt sich die Stellwelle, und es erhöht sich mit abnehmendem Kupplungsmoment der Schlupf. Bei vollständig geöffneter Kupplung, d.h. bei deaktiviertem Stellantrieb, liegt kein Moment mehr an der Stellwelle, und die Drehzahl der Getriebeausgangswelle ist Null. Auch hier steigt die Getriebeübersetzung mit zunehmendem Schlupf an. Die Leistungsaufnahme einer Kupplung ist deutlich geringer als die eines Elektromotors zur Erzeugung des entsprechenden Antriebsmoments. Durch das hohe Moment der Kupplung kann ein einstufiges Verstellgetriebe zum Einsatz kommen.To reduce the clutch torque, the clutch can be arranged between the control input designed as a control input and a transmission output shaft or between the control input and a transmission output shaft. In this case, the clutch in a shaft between the adjusting and steering gear or between adjusting and steering handle be arranged. If the clutch is fully closed, ie the actuator is maximally activated, all speeds are equal in the adjusting gear, and there is a clutch case in which there is no relative movement in the adjusting gear. The gear ratio then becomes one. When the clutch is opened, the actuating shaft accelerates and the slip increases as the clutch torque decreases. When the clutch is fully open, ie when the actuator is deactivated, there is no torque on the control shaft and the speed of the transmission output shaft is zero. Again, the gear ratio increases with increasing slip. The power consumption of a clutch is significantly lower than that of an electric motor for generating the corresponding drive torque. Due to the high torque of the clutch, a single-stage variable speed gearbox can be used.

Eine bevorzugte kompakte Anordnung ergibt sich, wenn der Stellantrieb, insbesondere die Bremse oder die Kupplung, im eingebauten Zustand in eine bevorzugte Fahrzeuglenkung in der Lenksäule angeordnet ist.A preferred compact arrangement results when the actuator, in particular the brake or the clutch, when installed is arranged in a preferred vehicle steering in the steering column.

Vorteilhaft kann das Verstellgetriebe als Summiergetriebe ausgebildet sein. Dabei ist bevorzugt das Verstellgetriebe als einstufiges Planetengetriebe ausgebildet. Durch das hohe Moment der Bremse bzw. der Kupplung kann ein einstufiges Planetengetriebe ausreichend sein, was eine kompakte und kostengünstige Ausführung erlaubt.Advantageous the adjusting mechanism can be designed as a summing gear. In this case, the adjusting mechanism is preferred as a single-stage planetary gear educated. Due to the high torque of the brake or the clutch a single-stage planetary gear can be sufficient, what a compact and inexpensive execution allowed.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist darin zu sehen, wenn im eingebauten Zustand in eine bevorzugte Fahrzeuglenkung eine Lenkhandhabe an einem Planetenträger des Planetengetriebes liegt.A advantageous embodiment is seen in it when installed Condition in a preferred vehicle steering a steering handle on a planet carrier the planetary gear is located.

Eine erfindungsgemäße Fahrzeuglenkung mit einer an einer Lenksäule angeordneten Lenkhandhabe und mit einem Lenkgetriebe zur Verstellung von lenkbaren Fahrzeugrädern weist eine erfindungsgemäße Getriebeeinrichtung auf, die in wenigstens einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen ausgebildet ist.A inventive vehicle steering with one on a steering column arranged steering handle and with a steering gear for adjustment of steerable vehicle wheels has a transmission device according to the invention in at least one of the embodiments described above is trained.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Getriebeeinrichtung für ein Fahrzeug mit einer an einer Lenksäule angeordneten Lenkhandhabe sowie einem lenkbaren Fahrzeugrädern zugeordneten Lenkgetriebe und einer Verstelleinheit, umfassend ein Verstellgetriebe und einen Stellantrieb zum Verstellen eines Einschlagwinkels der Fahrzeugräder, wird eine Stellwelle des Stellantriebs von Seiten des Stellantriebs antriebslos beschleunigt. Dabei wird eine Übersetzung des Verstellgetriebes durch einen Schlupf verändert. Mit zunehmendem Schlupf wird die Getriebeübersetzung erhöht. Bei aktiviertem Stellantrieb wird die Stellwelle abgebremst. Bei deaktiviertem Stellantrieb ergibt sich eine Drehzahl einer Getriebeausgangswelle von Null.at the method according to the invention for operating a transmission device for a vehicle with a a steering column arranged steering handle and a steerable vehicle wheels assigned Steering gear and an adjustment, comprising an adjusting and an actuator for adjusting a steering angle of the vehicle wheels, is a control shaft of the actuator from the actuator drive-less accelerated. This will be a translation of the variable by a slip changed. With increasing slip becomes the gear ratio elevated. at activated actuator, the control shaft is braked. When disabled Actuator results in a speed of a transmission output shaft from zero.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann zweckmäßi gerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird.in the Below, the invention will be described with reference to the drawing embodiments explained in more detail. The The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination, which the skilled person zweckmäßi sarily consider individually and sum up to meaningful further combinations.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 in schematischer Darstellung eine bevorzugte Getriebeeinrichtung mit einem Summiergetriebe und einer Bremse als Stellantrieb, 1 a schematic representation of a preferred transmission device with a summation gear and a brake as an actuator,

2 in schematischer Darstellung eine alternative bevorzugte Getriebeeinrichtung mit einer Kupplung als Stellantrieb, 2 a schematic representation of an alternative preferred transmission device with a coupling as an actuator,

3 in schematischer Darstellung eine bevorzugte Getriebeeinrichtung mit einer Kupplung als Stellantrieb zwischen einer Stellwelle und einer Getriebeausgangswelle, 3 a schematic representation of a preferred transmission device with a clutch as an actuator between a control shaft and a transmission output shaft,

4 a, b; eine Draufsicht auf einen Magnetflussverlauf einer Hystereseeinrichtung (a) und eine Schnittdarstellung einer Hystereseeinrichtung (b), 4 a, b; a top view of a magnetic flux profile of a hysteresis device (a) and a sectional view of a hysteresis device (b),

5 in schematischer Darstellung eine Getriebeeinrichtung mit einem einstufigen Planetengetriebe und einer Kupplung als Stellantrieb in einer Lenksäule, 5 a schematic representation of a transmission device with a single-stage planetary gear and a clutch as an actuator in a steering column,

6 in schematischer Darstellung eine Getriebeeinrichtung mit einem einstufigen Planetengetriebe und einer Kupplung als Stellantrieb zwischen einer Stellwelle und einer Getriebeausgangswelle, und 6 a schematic representation of a transmission device with a single-stage planetary gear and a clutch as an actuator between an actuating shaft and a transmission output shaft, and

7 a, b, c; ein bevorzugtes einstufiges Summiergetriebe in Ansicht von einer Lenkhandhabe her (a), von einem Lenkgetriebe her (b) und als Explosionsdarstellung (c). 7 a, b, c; a preferred single-stage summation in view of a steering handle forth (a), from a steering gear forth (b) and an exploded view (c).

In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen gleich bleibende Elemente mit gleichen Bezugszeichen beziffert.In the figures are the same or substantially the same elements numbered with the same reference numerals.

1 zeigt schematisch eine bevorzugte Getriebeeinrichtung 20 für ein Fahrzeug eingebaut in eine bevorzugte Lenkeinrichtung. Die Lenkeinrichtung weist eine an einer Lenksäule 10 angeordnete Lenkhandhabe 11 sowie ein lenkbaren Fahrzeugrädern 12, 13 zugeordnetes Lenkgetriebe 14 auf. Zwischen Lenkhandhabe 11 und Lenkgetriebe 14 ist die Getriebeeinrichtung 20 angeordnet. Diese umfasst ein Verstellgetriebe 15 und einen Stellantrieb 16 zum Verstellen eines Einschlagwinkels der lenkbaren Fahrzeugräder 12, 13. Das Verstellgetriebe 15 ist als Summiergetriebe ausgebildet und der Stellantrieb 16 als Bremse. Der Stellantrieb 16 kann fahrzeugfest, aber auch mitdrehend in der Lenksäule 10 gelagert sein. Das Verstellgetriebe 15 weist eine Getriebeeingangswelle 22 und eine Getriebeausgangswelle 23 auf. Das Verstellgetriebe 15 weist eine mit dem Stellantrieb 16 verbundene Stellwelle 21 auf. Der Stellantrieb 16 ist so ausgebildet, dass seine Stellwelle 21 von Seiten des Stellantriebs 16 antriebslos beschleunigbar ist. Der als Bremse ausgebildete Stellantrieb 16 kann ein variables Bremsmoment aufbringen. Der Stellantrieb 16 ist vorzugsweise abhängig von Betriebsparametern des Fahrzeugs ansteuerbar, beispielsweise von dessen Fahrgeschwindigkeit, Lenkgeschwindigkeit, Beschleunigung, Geargeschwindigkeit, Beladungszustand, Brennkraftmaschinendrehzahl, ESP-Signal, ABS-Signal, Lenkwinkel, fahrerindividuellen Einstellungen und dergleichen. 1 schematically shows a preferred transmission device 20 for a vehicle installed in a preferred steering device. The steering device has one on a steering column 10 arranged steering handle 11 and a steerable vehicle wheels 12 . 13 associated steering gear 14 on. Between steering handle 11 and steering gear 14 is the transmission device 20 arranged. This includes an adjusting mechanism 15 and an actuator 16 for adjusting a steering angle of the steerable vehicle wheels 12 . 13 , The adjusting mechanism 15 is designed as summing and the actuator 16 as a brake. The actuator 16 can be fixed to the vehicle, but also co-rotating in the steering column 10 be stored. The adjusting mechanism 15 has a transmission input shaft 22 and a transmission output shaft 23 on. The adjusting mechanism 15 has one with the actuator 16 connected control shaft 21 on. The actuator 16 is designed so that its control shaft 21 from the actuator side 16 can be accelerated without drive. The trained as a brake actuator 16 can apply a variable braking torque. The actuator 16 is preferably dependent on operating parameters of the vehicle controllable, for example, from its driving speed, steering speed, acceleration, gear speed, load condition, engine speed, ESP signal, ABS signal, steering angle, driver-individual settings and the like.

Ist die Bremse voll angezogen, d.h. der Stellantrieb 16 voll aktiviert, ist die Stellwelle 21 vollständig abgebremst und ein über die Lenkhandhabe 11 eingebrachtes Lenkmoment kann vollständig in Richtung Lenkgetriebe 14 weiter geleitet werden. Bei Anwendung einer negativen Standübersetzung des Verstellgetriebes 15 (d.h. dass bei festgehaltener Getriebeeingangswelle 22 sich die Getriebeausgangswelle 23 in entgegen gesetzter Richtung dreht wie die Stellwelle 21) ist eine Drehzahl der Getriebeausgangswelle 23 höher als die der Getriebeeingangswelle 22. Bei Anwendung einer positiven Standübersetzung ist die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 23 niedriger als die der Getriebeeingangswelle 22. Wird die Bremse gelöst, d.h. eine Leistung des Stellantriebs 16 vermindert, beschleunigt die Stellwelle 21, und es reduziert sich die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 23, was einem Schlupf entspricht. Ohne Bremsmoment an der Stellwelle 21 ist die Drehzahl der Getriebeausgangswelle gleich Null.If the brake is fully applied, ie the actuator 16 fully activated, is the control shaft 21 completely braked and one on the steering handle 11 introduced steering torque can completely towards the steering gear 14 to get redirected. When using a negative stand ratio of the variable transmission 15 (ie that with held transmission input shaft 22 the transmission output shaft 23 in the opposite direction turns like the control shaft 21 ) is a speed of the transmission output shaft 23 higher than that of the transmission input shaft 22 , When using a positive stand ratio, the speed of the transmission output shaft 23 lower than the transmission input shaft 22 , If the brake is released, ie a power of the actuator 16 reduces, accelerates the control shaft 21 , And it reduces the speed of the transmission output shaft 23 , which corresponds to a slip. Without braking torque on the control shaft 21 the speed of the transmission output shaft is zero.

Als Übersetzung i ergibt sich aus den Drehzahlen n_ein der Getriebeeinganswelle 22 und n_aus der Getriebeausgangswelle 23 i = n_ein/n_aus. Die Übersetzung i steigt also mit zunehmendem Schlupf an. Über die Variation des Bremsmoments kann der Schlupf und damit die Getriebeübersetzung stufenlos geändert werden. Die Leistungsaufnahme einer Bremse ist zur Erzeugung eines bestimmten Bremsmoments in der Regel deutlich niedriger als die eines Elektromotors zur Erzeugung des entsprechenden Antriebsmoments. Vorzugsweise kommt eine Bremse nach dem Hystereseprinzip zum Einsatz, wie es weiter unten in 4 erläutert ist.As a translation i results from the speeds n _{one of} the transmission input shaft 22 and n _from the transmission output shaft 23 i = n _on / n _off. The translation i thus increases with increasing slip. About the variation of the braking torque of the slip and thus the transmission ratio can be changed continuously. The power consumption of a brake is to generate a certain braking torque usually much lower than that of an electric motor for generating the corresponding drive torque. Preferably, a brake according to the hysteresis principle is used, as described below in 4 is explained.

2 und 3 zeigen schematisch eine alternative bevorzugte Getriebeeinrichtung mit einem als Kupplung ausgebildeten Stellantrieb 17 eines Verstellgetriebes 15 in einer bevorzugten Lenkeinrichtung. Eine Lenkhandhabe 11 ist an einer Lenksäule 10 angeordnet und bewirkt eine Verdrehung von lenkbaren Fahrzeugrädern 12, 13 über ein denen zugeordnetes Lenkgetriebe 14. Über eine Verstelleinheit 20, umfassend ein Verstellgetriebe 15 und einen Stellantrieb 17 kann das Verstellen eines Einschlagwinkels der Fahrzeugräder 12, 13 mit variabler Übersetzung bewirkt werden. Das als Summiergetriebe ausgebildete Verstellgetriebe 15 weist eine Getriebeeingangswelle 22 und eine Getriebeausgangswelle 23 auf. Das Verstell getriebe 15 weist eine mit dem Stellantrieb 17 verbundene Stellwelle 21 auf. 2 and 3 schematically show an alternative preferred transmission device with a trained as a clutch actuator 17 a variable transmission 15 in a preferred steering device. A steering handle 11 is on a steering column 10 arranged and causes a rotation of steerable vehicle wheels 12 . 13 via a steering gear assigned to those 14 , About an adjustment unit 20 comprising an adjusting mechanism 15 and an actuator 17 may be adjusting a steering angle of the vehicle wheels 12 . 13 be effected with variable translation. The trained as a summing gear adjusting 15 has a transmission input shaft 22 and a transmission output shaft 23 on. The adjusting gear 15 has one with the actuator 17 connected control shaft 21 on.

Der als Kupplung ausgebildete Stellantrieb 17 ist zwischen zwei von drei Wellen eines beliebigen Summiergetriebes angeordnet, das als Verstellgetriebe 15 eingesetzt ist. Die Kupplung 17 kann ein variables Kupplungsmoment aufbringen. Ist die geschlossene Kupplung zwischen der Stellwelle 21 und der Getriebeeingangswelle 22 (2) oder zwischen der Stellwelle 21 und der Getriebeausgangswelle 23 (3) angeordnet, so gleichen sich im Verstellgetriebe 15 alle Drehzahlen an. Dies entspricht einem Kupplungsfall. Es findet keine Relativbewegung der Wellen 21, 22, 23 im Verstellgetriebe 15 statt, die Getriebeübersetzung ist i = 1. Wird die Kupplung gelöst, d.h. wird die Leistung an dem Stellantrieb 17 verringert, so beschleunigt die Stellwelle 21, und es erhöht sich mit abnehmendem Kupplungsmoment der Schlupf der Kupplung. Bei vollständig geöffneter Kupplung, d.h. bei deaktiviertem Stellantrieb 17, liegt kein Kupplungsmoment mehr an der Stellwelle 21 und die Drehzahl n_aus der Getriebeausgangswelle 23 ist Null. Auch hier steigt die Übersetzung i nach i = n_ein/n_aus mit zunehmendem Schlupf an. Bei der Ausbildung nach 2 wird die Übersetzung i durch den variablen Schlupf der Kupplung zwischen Stellwelle 21 und Getriebeeingangswelle 22 verändert. Bei der Ausbildung nach 3 wird die Übersetzung i durch den variablen Schlupf der Kupplung zwischen Stellwelle 21 und Getriebeausgangswelle 23 verändert.The trained as a coupling actuator 17 is arranged between two of three shafts of any summing gear, as a variable speed 15 is used. The coupling 17 can apply a variable clutch torque. Is the closed coupling between the control shaft 21 and the transmission input shaft 22 ( 2 ) or between the control shaft 21 and the transmission output shaft 23 ( 3 ), so are the same in the adjusting 15 all speeds. This corresponds to a clutch case. There is no relative movement of the waves 21 . 22 . 23 in the adjusting gear 15 instead, the gear ratio is i = 1. When the clutch is released, ie the power is applied to the actuator 17 decreases, so accelerates the control shaft 21 , and it increases with decreasing clutch torque, the slip of the clutch. With the clutch fully open, ie with the actuator deactivated 17 , no clutch torque is more at the control shaft 21 and the rotational speed n _from the transmission output shaft 23 is zero. Again, the translation increases i to i = n _a / n _from with increasing slip. In training after 2 the ratio is i by the variable slip of the clutch between the control shaft 21 and transmission input shaft 22 changed. In training after 3 the ratio is i by the variable slip of the clutch between the control shaft 21 and transmission output shaft 23 changed.

Der Stellantrieb 17 ist vorzugsweise abhängig von Betriebsparametern des Fahrzeugs ansteuerbar, insbesondere von dessen Fahrgeschwindigkeit, Lenkwinkel, Kurvenneigung und dergleichen.The actuator 17 is preferably controlled as a function of operating parameters of the vehicle, in particular of its driving speed, steering angle, curve inclination and the like.

Vorzugsweise ist die Kupplung nach dem in 4 beschriebenen Hystereseprinzip ausgebildet. Die Stellwelle 21 ist mit einer Kupplungswelle z.B. einem Rotor 24 der Hystereseeinrichtung und die Getriebeeingangswelle 22 oder Getriebeausgangswelle 23 mit der zweiten Kupplungswelle z.B. einem Stator 25 der Hystereseeinrichtung verbunden.Preferably, the coupling is according to the in 4 formed hysteresis described. The control shaft 21 is with a clutch shaft such as a rotor 24 the hysteresis device and the transmission input shaft 22 or transmission output shaft 23 with the second coupling shaft, for example a stator 25 the hysteresis device connected.

Die in den 4a, 4b erläuterte Hystereseeinrichtung ist sowohl als Bremse als auch als Kupplung einsetzbar, wie sie für den Stellantrieb 16, 17 der bevorzugten Getriebeeinrichtung eingesetzt werden. 4a zeigt eine Draufsicht auf einen Magnetflussverlauf einer Hystereseeinrichtung und 4b eine Schnittdarstellung.The in the 4a . 4b explained hysteresis device can be used both as a brake and as a clutch, as for the actuator 16 . 17 the preferred transmission device used become. 4a shows a plan view of a magnetic flux profile of a hysteresis and 4b a sectional view.

Ein magnetisch halbhartes Material ist in Form eines Bandes 33 in einem Magnetkreis angeordnet. Das Band 33 ist an einem nicht näher dargestellten Rotor 24 gelagert und verläuft in einem Luftspalt 18 eines Stators 25. Der Rotor 24 kann beispielsweise als Scheibe ausgebildet sein, die mit dem Band 33 zusammen eine Art Topfform bildet. Zu beiden Seiten des Luftspalts 18 ist eine Polstruktur 30 ausgebildet, deren Pole N, S zu beiden Seiten in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Durch die versetzte Anordnung der Pole N, S teilt sich der durch jeden Pol N, S fließende magnetische Fluss in zwei Teile und muss auf dem Weg vom äußeren zum inneren Stator 25 das zwischen den Polen liegende Hystereseband 33 in tangentialer Richtung durchqueren. Dabei wird das Hystereseband 33 entsprechend der Flussrichtung magnetisiert.A magnetically semi-hard material is in the form of a band 33 arranged in a magnetic circuit. The ribbon 33 is on a rotor, not shown 24 stored and runs in an air gap 18 a stator 25 , The rotor 24 may be formed, for example, as a disc that with the tape 33 together forms a kind of pot shape. On both sides of the air gap 18 is a pole structure 30 formed, the poles N, S are arranged offset on both sides in the circumferential direction against each other. Due to the staggered arrangement of the poles N, S, the magnetic flux flowing through each pole N, S divides into two parts and has to move on the way from the outer to the inner stator 25 the hysteresis band between the poles 33 traverse in a tangential direction. This is the hysteresis band 33 magnetized according to the flow direction.

Die Richtungen der beiden von einem Pol N, S ausgehenden Teilflüsse sind im Idealfall um 180° versetzt. Dreht sich nun das Band 33 weiter, wird beispielsweise bei einer Verdrehung um einen Zahn der Polstruktur 30, die eben noch durchflossene Stelle genau in die entgegen gesetzte Richtung vom Magnet fluss durchquert und magnetisiert. Die beim Ummagnetisieren verrichtete Arbeit entspricht der Fläche einer Hystereseschleife in der charakteristischen Induktion/Magnetfeld (B/H)-Kennlinie des magnetisch halbharten Materials des Bands 33 und wird Ummagnetisierungsarbeit genannt. Dadurch entsteht ein Bremsmoment. Dieses ist unabhängig von der Drehzahl des Bands 33. Derartige Hysteresebremsen oder auch Hysteresekupplungen sind gut regelbar und besitzen eine vorteilhaft geringe Leistungsaufnahme. Bei einem Bremsmoment von 1,5 Nm und einem getakteten Erregerstrom des Stators 25 von 3 A ist eine Leistung von nur 4 W notwendig.The directions of the two outgoing from a pole N, S partial flows are ideally offset by 180 °. Now the tape is turning 33 Further, for example, in a rotation about a tooth of the pole structure 30 , the just traversed passage in the opposite direction of the magnetic flux traversed and magnetized. The work done in the remagnetization corresponds to the area of a hysteresis loop in the characteristic induction / magnetic field (B / H) characteristic of the magnetic semi-hard material of the tape 33 and is called remagnetization work. This creates a braking torque. This is independent of the speed of the tape 33 , Such hysteresis or hysteresis clutches are easy to control and have an advantageously low power consumption. At a braking torque of 1.5 Nm and a clocked excitation current of the stator 25 from 3 A, a power of only 4 W is necessary.

Durch das hohe verfügbare Moment der Hystereseeinrichtung in Form eines Bremsmoments oder eines Kupplungsmoments ist ein einstufiges Planetengetriebe als Verstellgetriebe 15 vorteilhaft einsetzbar. Eine solche bevorzugte Ausbildung einer Getriebeeinrichtung mit einem einstufigen Planetengetriebe und einer Kupplung als Stellantrieb 17 in einer Lenksäule 10 ist in schematischer Darstellung in 5 näher erläutert.Due to the high available torque of the hysteresis device in the form of a braking torque or a clutch torque is a single-stage planetary gear as adjusting 15 can be used advantageously. Such a preferred embodiment of a transmission device with a single-stage planetary gear and a clutch as an actuator 17 in a steering column 10 is in schematic representation in 5 explained in more detail.

Die Komponenten entsprechen denjenigen der 2 und 3, auf die zur Beschreibung und Erklärung der Funktionalität verwiesen wird.The components correspond to those of 2 and 3 which is referred to for description and explanation of the functionality.

Durch variablen Schlupf des als Kupplung ausgebildeten Stellantriebs 17 wird die Übersetzung i des Verstellgetriebes 15 verändert. Die Kupplung ist in der Lenksäule 10 angeordnet. Ein Planetenträger 28 bildet eine Getriebeeingangswelle 22 und ist drehfest mit der Lenksäule 10 verbunden. Der Planetenträger 28 trägt Planeten 27, die sich auf einem Sonnenrad 26 abwälzen und gleichzeitig mit einem Hohlrad 29 in Eingriff sind. Am Sonnenrad 26 liegt die Stellwelle 21. Der als Kupplung ausgebildete Stellantrieb 17 liegt zwischen Getriebeeingangswelle 22 und der Stellwelle 21. Das Hohlrad 29 ist dreh fest mit der Getriebeausgangswelle 23 verbunden, die an einer Eingangswelle eines Lenkgetriebes 14 liegt.By variable slip of the actuator designed as a coupling 17 becomes the ratio i of the variable speed gearbox 15 changed. The clutch is in the steering column 10 arranged. A planet carrier 28 forms a transmission input shaft 22 and is non-rotatable with the steering column 10 connected. The planet carrier 28 carries planets 27 that is on a sun wheel 26 roll off and at the same time with a ring gear 29 are engaged. At the sun wheel 26 is the control shaft 21 , The trained as a coupling actuator 17 lies between transmission input shaft 22 and the control shaft 21 , The ring gear 29 is rotatably fixed to the transmission output shaft 23 connected to an input shaft of a steering gear 14 lies.

Bevorzugt liegt die Übersetzung i einer Planetenstufe des bevorzugten als Planetengetriebe ausgebildeten Verstellgetriebes 15 bei maximal i = 10.Preferably, the ratio is i a planetary stage of the preferred designed as a planetary gear variable 15 at a maximum of i = 10.

6 zeigt eine alternative Ausbildung einer Getriebeeinrichtung 20 in einer bevorzugten Lenkeinrichtung mit einem einstufigen Planetengetriebe als Verstellgetriebe 15 und einer Kupplung als Stellantrieb 17 zwischen einer Stellwelle 21 und einer Getriebeausgangswelle 23. Hier ist die Kupplung in einer Welle zwischen Verstellgetriebe 15 und Lenkgetriebe 15 angeordnet. Der Planetenträger 28 ist drehfest mit der Getriebeausgangswelle 23 verbunden, die an einer Eingangswelle des Lenkgetriebes 14 liegt. Das Hohlrad 29 liegt drehfest an der Lenksäule 10. Durch variablen Schlupf der Kupplung zwischen Stellwelle 21 und Getriebeausgang 23 wird die Übersetzung i des Verstellgetriebes 15 verändert. Der sonstige Aufbau entspricht dem Ausführungsbeispiel in 5. 6 shows an alternative embodiment of a transmission device 20 in a preferred steering device with a single-stage planetary gear as adjusting 15 and a clutch as an actuator 17 between a control shaft 21 and a transmission output shaft 23 , Here is the coupling in a shaft between the variator 15 and steering gear 15 arranged. The planet carrier 28 is non-rotatable with the transmission output shaft 23 connected to an input shaft of the steering gear 14 lies. The ring gear 29 is non-rotatably mounted on the steering column 10 , By variable slippage of the clutch between the control shaft 21 and transmission output 23 becomes the ratio i of the variable speed gearbox 15 changed. The other structure corresponds to the embodiment in 5 ,

Die 7a, 7b, 7c illustrieren ein bevorzugtes einstufiges Summiergetriebe als Verstellgetriebe 15, wie es der Ausbildung in 5 entspricht. 7a zeigt eine teilweise aufgeschnittene Ansicht von einer Lenkhandhabe 11 her, 7b zeigt eine Ansicht von einem Lenkgetriebe 14 her, und 7c zeigt eine Explosionsdarstellung.The 7a . 7b . 7c illustrate a preferred single-stage summing as Verstellgetriebe 15 as it is training in 5 equivalent. 7a shows a partially cutaway view of a steering handle 11 ago 7b shows a view of a steering gear 14 her, and 7c shows an exploded view.

Innerhalb einer Lenksäule 10 ist ein als Hysteresekupplung ausgebildeter Stellantrieb 17 mit einem Stator 25 und einem Rotor 24 angeordnet. Eine äußere und innere Polstruktur 30 des Stators 25 ist an ihrer Zahnung erkennbar; ein Hystereseband 30 (4) ist der Übersichtlichkeit wegen in den 7a, 7b nicht dargestellt. Der Stator 25 ist an der Lenksäule 10 gelagert und mit dieser drehbar. Erkennbar sind Drähte einer Spule 31, welche die magnetische Erregung des Stators 25 bewirkt.Inside a steering column 10 is designed as a hysteresis actuator 17 with a stator 25 and a rotor 24 arranged. An outer and inner pole structure 30 of the stator 25 is recognizable by her teeth; a hysteresis band 30 ( 4 ) is for the sake of clarity in the 7a . 7b not shown. The stator 25 is at the steering column 10 stored and rotatable with this. Visible are wires of a coil 31 , which is the magnetic excitation of the stator 25 causes.

Mehrere Planetenräder 27 sind zwischen zwei Planetenträgern 28a, 28b auf Lagerbolzen 34 gelagert und mit einem Sonnenrad 26 im Eingriff, das in 7c erkennbar ist. Das Sonnenrad 26 ist stirnseitig an der Stellwelle 21 angeordnet. Die Planetenträger 28a, 28b sind mit einer Lagerung 32a, 32b an einem Hohlrad 29 drehbar gelagert. Das Hohlrad 29 liegt drehfest mit einer Getriebeausgangswelle 23 verbunden, die an einer Eingangswelle des Lenkgetriebes 14 liegt.Several planet gears 27 are between two planet carriers 28a . 28b on bearing bolts 34 stored and with a sun wheel 26 engaged in that 7c is recognizable. The sun wheel 26 is frontally on the control shaft 21 arranged. The planet carrier 28a . 28b are with a storage 32a . 32b on a ring gear 29 rotatably mounted. The ring gear 29 is rotationally fixed with a transmission output shaft 23 connected to an input shaft of the steering gear 14 lies.

Der Aufbau des Rotors 24 ist in 7c deutlicher zu erkennen. Der Rotor 24 ist als Scheibe ausgebildet, das Band 33 ist ihrem Außenumfang angeordnet und erstreckt sich axial von der Scheibe weg. Scheibe und Band 33 bilden eine Topfform, in welche der innere Teil des Stators 25 mit seiner inneren Polstruktur 30 eingreift, während der äußere Teil des Stators 25 der Rotor 24 mit seinem Band 33 in den äußeren Teil des Stators 25 eingreift. Rotor 24, Band 33 und Stator 25 bilden eine koaxiale Anordnung.The structure of the rotor 24 is in 7c to recognize more clearly. The rotor 24 is designed as a disc, the band 33 is disposed on its outer periphery and extends axially away from the disc. Disc and tape 33 form a pot shape, in which the inner part of the stator 25 with its inner pole structure 30 engages while the outer part of the stator 25 the rotor 24 with his band 33 in the outer part of the stator 25 intervenes. rotor 24 , Tape 33 and stator 25 form a coaxial arrangement.

1010: Lenksäulesteering column
1111: LenkhandhabeSteering handle
1212: Fahrzeugradvehicle
1313: Fahrzeugradvehicle
1414: Lenkgetriebesteering gear
1515: Stellgetriebeactuating mechanism
1616: Stellantrieb, BremseActuator brake
1717: Stellantrieb, KupplungActuator clutch
1818: Luftspaltair gap
1919: Symmetrieachseaxis of symmetry
2020: Getriebeeinrichtungtransmission device
2121: Stellwelle, StelleingangStem, control input
2222: GetriebeeingangswelleTransmission input shaft
2323: GetriebeausgangswelleTransmission output shaft
2424: Rotorrotor
2525: Statorstator
2626: Sonnenradsun
2727: Planetenradplanet
2828: Planetenträgerplanet carrier
2929: Hohlradring gear
3030: Polstrukturpole structure
3131: SpuleKitchen sink
3232: Lagerungstorage
3333: Hysteresebandhysteresis
3434: Lagerbolzenbearing bolt

Claims

Transmission device for a vehicle steering system, comprising an adjusting gear ( 15 ) and an actuator ( 16 . 17 ), for adjusting a steering angle of steerable vehicle wheels ( 12 . 13 ), characterized in that the actuator ( 16 . 17 ) is designed so that its actuating shaft ( 21 ) from the actuator side ( 16 . 17 ) can be accelerated without drive.

Transmission device according to claim 1, characterized in that at maximum acting actuator ( 16 . 17 ) the control shaft ( 21 ) is braked.

Transmission device according to claim 1 or 2, characterized in that when deactivated actuator ( 16 . 17 ) a speed of a transmission output shaft ( 23 ) of the variable speed gear ( 15 ) Is zero.

Transmission device according to one of the preceding claims, characterized in that a rotor ( 24 ) of the actuator ( 16 . 17 ) on the control shaft ( 21 ) is arranged.

Transmission device according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 16 ) is designed as a brake.

Transmission device according to claim 5, characterized in that the brake ( 16 ) is designed as a hysteresis.

Transmission device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the actuator as a clutch ( 17 ) is trained.

Transmission device according to claim 7, characterized in that the clutch ( 17 ) is designed as hysteresis coupling.

Transmission device according to claim 7 or 8, characterized in that the coupling between the adjusting shaft ( 21 ) and transmission input shaft ( 22 ) is arranged.

Transmission device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the coupling between the actuating shaft ( 21 ) and transmission output shaft ( 23 ) is arranged.

Transmission device according to one of claims 7 to 9, characterized in that in the installed state, the clutch in a steering column ( 10 ) between adjusting gear ( 15 ) and a steering handle ( 11 ) is arranged.

Transmission device according to one of claims 7, 8 or 10, characterized in that in the installed state, the clutch in a shaft between the adjusting ( 15 ) and a steering gear ( 14 ) is arranged.

Transmission device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting gear ( 15 ) is designed as summation.

Transmission device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting gear ( 15 ) is designed as a single-stage planetary gear.

Transmission device according to claim 14, characterized in that in the installed state, a steering handle ( 11 ) with a planet carrier ( 28a ) of the planetary gear is connected.

Vehicle steering with one on a steering column ( 10 ) arranged steering handle ( 11 ) and with a steering gear ( 14 ) for the adjustment of steerable vehicle wheels ( 12 . 13 ) and with a transmission device ( 20 ), comprising an adjusting mechanism ( 15 ) and an actuator ( 16 . 17 ), wherein the transmission device ( 20 ) is designed according to one of the preceding claims.

Method for operating a transmission device for a vehicle steering system, comprising an adjusting gear ( 15 ) and an actuator ( 16 . 17 ), for adjusting a steering angle of steerable vehicle wheels ( 12 . 13 ), characterized in that a control shaft ( 21 ) of the actuator ( 16 . 17 ) from the actuator side ( 16 . 17 ) is accelerated without drive.

A method according to claim 17, characterized in that a translation of the variable speed ( 15 ) is changed by a slip.

Method according to claim 17 or 18, characterized in that the control shaft ( 21 ) with activated actuator ( 16 . 17 ) is slowed down.

Method according to one of claims 17 to 19, characterized in that a rotational speed of a transmission output shaft ( 23 ) with deactivated actuator ( 16 . 17 ) Becomes zero.