DE102006001821A1 - Steering system e.g. steer-by-wire-system, for double-track motor vehicle, has transmission unit acting on output shaft, such that intermediate gear is utilized between shaft and linearly shiftable gear unit of steering gear - Google Patents

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Reidar Fleck
Thomas Klosterhuber
Michael Gräf
Achim Sonntag
Nils Krone
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup

Abstract

The system has an electric motor (8c) with an output shaft (8b) providing an output of a steering gear, so that track rods are shifted by controlling the motor. A flexible transmission unit (3) is provided between a steering wheel (1) and an input unit of the gear, so that a steering request given by a driver is transferred to a left steerable front wheel (7a) and right steerable front-wheel (7b) via the gear. The unit (3) acts on the shaft, such that an intermediate gear (8a) is utilized between the shaft and a linearly shiftable gear unit of the gear, where the rods are coupled at the gear.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenksystem eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einem Lenkgetriebe, welches Spurstangen, die letztlich mit den lenkbaren Fahrzeug-Rädern mechanisch verbunden sind, einer Lenkanforderung entsprechend verlagert, weiterhin mit einem Elektromotor, dessen Abtriebswelle einen Eingang des Lenkgetriebes bildet, so dass die Spurstangen durch geeignete Ansteuerung des Elektromotors verlagerbar sind, sowie mit einem flexiblen Übertragungselement zwischen einem vom Fahrer des Kraftfahrzeugs zu betätigenden Lenkrad und einem Eingangselement des Lenkgetriebes, so dass ein vom Fahrer vorgegebener Lenkwunsch über das flexible Übertragungselement und das Lenkgetriebe an den lenkbaren Rädern umsetzbar ist. Zum bekannten Stand der Technik wird unter anderem auf die DE 102 56 694 A1 verwiesen.The invention relates to a steering system of a two-lane motor vehicle with a steering gear, which tie rods, which are ultimately mechanically connected to the steerable vehicle wheels, according to a steering requirement, further with an electric motor, the output shaft forms an input of the steering gear, so that the tie rods by suitable control of the electric motor can be displaced, as well as with a flexible transmission element between an operable by the driver of the motor vehicle steering wheel and an input element of the steering gear, so that a predetermined by the driver steering request via the flexible transmission element and the steering gear on the steerable wheels can be implemented. The known state of the art is among other things on the DE 102 56 694 A1 directed.

In jüngerer Zeit ist eine zunehmende Elektrifizierung von Fahrzeug-Hilfskraftlenkungen zu beobachten. Dies ist im Wesentlichen auf zwei Ursachen zurückzuführen. Zum einen besitzen elektrische Lenkungen einen geringeren Energieverbrauch und liefern damit einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß. Ebenso bieten sie die Möglichkeit, das Lenkmoment am Lenkrad aktiv zu beeinflussen. Zum zweiten kann – sowohl bei elektrischen wie auch bei hydraulischen Lenkungen – durch in der Regel elektrisch betriebene Überlagerungsgetriebe eine Beeinflussung des Lenkwinkels an den Vorderrädern erreicht werden. Somit bietet eine vollelektrische Hilfskraftlenkung mit Überlagerungsgetriebe (vgl. 2) die Möglichkeit, sowohl das Lenkmoment wie auch den Lenkwinkel frei zu modifizieren.Recently, an increasing electrification of vehicle power steering systems has been observed. This is mainly due to two causes. On the one hand, electric steering systems use less energy and thus make a significant contribution to reducing fuel consumption and CO 2 emissions. They also offer the possibility of actively influencing the steering torque on the steering wheel. Secondly, both in electrical and in hydraulic steering systems, as a result of generally superimposed electric gearboxes, an influence of the steering angle on the front wheels can be achieved. Thus, a fully electric power steering system with superposition gear (see. 2 ) the ability to freely modify both the steering torque and the steering angle.

In dieser 2 ist als zumindest interner Stand der Technik ein Lenksystem mit einem vom Fahrer betätigten Lenkrad 1, an dessen Lenkspindel oder Lenksäule 2 sich eine Lenkzwischenwelle 3' anschließt, die in einem Überlagerungsgetriebe 4 mündet, dessen Ausgang mit einem Ritzel 5a einer Zahnstangenlenkung 5 (im weiteren auch als Lenkgetriebe 5 bezeichnet) mit elektromotorischer Unterstützung verbunden ist, dargestellt. Die Zahnstange 5b dieser Zahnstangenlenkung 5 bzw. dieses Lenkgetriebes 5 betätigt über ihre beiden Enden wie bekannt Spurstangen 6a, 6b, die das linke lenkbare Vorder-Rad 7a bzw. das rechte lenkbare Vorder-Rad 7b des Kraftfahrzeugs einer seitlichen Verschiebung der Zahnstange 5b entsprechend einschlagen, d.h. lenken. Zusätzlich kann auf die Zahnstange 5b über ein Zwischengetriebe 8a die Abtriebswelle 8b eines Elektromotors 8c einwirken, wobei dieser Elektromotor als elektrischer Servomotor fungiert und derart angesteuert wird, dass die vom Fahrer an seinem Lenkrad 1 zum Einschlagen der lenkbaren Räder 7a, 7b aufzubringende Kraft reduziert wird, d.h. die genannten Elemente 8a, 8b, 8c bilden eine elektrische Servoeinrichtung 8 und zusammen mit dem Lenkgetriebe 5 eine elektrische Hilfskraftlenkung.In this 2 is at least internal state of the art, a steering system with a driver-operated steering wheel 1 , on the steering spindle or steering column 2 a steering intermediate shaft 3 ' connects that in a superposition gearbox 4 opens, whose output with a pinion 5a a rack and pinion steering 5 (in the following also as a steering gear 5 is connected) with electromotive assistance, shown. The rack 5b this rack and pinion steering 5 or this steering gear 5 operated on both ends as known tie rods 6a . 6b holding the left steerable front wheel 7a or the right steerable front wheel 7b of the motor vehicle lateral displacement of the rack 5b hit accordingly, ie steer. In addition, on the rack 5b via an intermediate gear 8a the output shaft 8b an electric motor 8c act, said electric motor acts as an electric servomotor and is controlled such that the driver on his steering wheel 1 for driving the steerable wheels 7a . 7b applied force is reduced, ie the said elements 8a . 8b . 8c form an electrical servo 8th and together with the steering gear 5 an electric power steering system.

Über das Überlagerungsgetriebe 4, das vorzugsweise als Planetengetriebe ausgebildet sein kann, kann ein von der Vorgabe des Fahrers unabhängiger zusätzlicher Lenkwinkel eingesteuert und somit an den lenkbaren Rädern 7a, 7b ein fahrerunabhängiger Lenkwinkel eingestellt werden. In Kombination mit einer elektrischen Hilfskraftlenkung ist mit geeigneter Auslegung und Ansteuerung dieses Lenksystems die gleiche Funktionalität wie bei sog. entkoppelten Lenksystemen, die gemeinhin als Steer-by-Wire-Systeme bezeichnet werden und bei denen der Lenkstrang mechanisch „durchtrennt" ist, darstellbar. Ein wesentlicher Vorteil der in 2 dargestellten Ausführungsform mit permanenter mechanischer Verbindung ist ein einfaches Sicherheitskonzept und die Beibehaltung eines weitgehend authentischen Lenkgefühls. Dabei spielt das authentische Lenkgefühl nur eine untergeordnete Rolle, da durch die Kombination von Überlagerungslenkung und geregelter Servounterstützung ein nahezu beliebiges Lenkgefühl darstellbar ist.About the superposition gearing 4 , which may preferably be formed as a planetary gear, can be controlled by the driver's default independent additional steering angle and thus at the steerable wheels 7a . 7b a driver-independent steering angle can be adjusted. In combination with an electric power steering system with the appropriate design and control of this steering system, the same functionality as in so-called. Decoupled steering systems, which are commonly referred to as steer-by-wire systems and in which the steering line is mechanically "severed" represented significant advantage of in 2 illustrated embodiment with permanent mechanical connection is a simple safety concept and the maintenance of a largely authentic steering feel. The authentic steering feel plays only a minor role, as by the combination of superposition steering and regulated power assistance a nearly any steering feel is presentable.

In einem vorgegebenen Fahrzeugkonzept sind in der Regel die Lage des Lenkgetriebes und des Lenkrades festgelegt. Eine nötige mechanische Verbindung zwischen diesen Bauelementen kann nur auf nahezu direktem Weg erfolgen. Daraus ergibt sich eine nur gering variierbare Lage der Lenkzwischenwelle. Dort kann es allerdings zu einer Reihe von Bauraum-Konflikten, bspw. mit dem Abgassystem des Antriebsmotors, kommen, die zu erhöhtem Entwicklungsaufwand und einer eingeschränkter Gestaltungsfreiheit führen. Hier müssen teils teure und technisch nicht optimale Kompromisse eingegangen werden. Auch für eine Unterscheidung zwischen Rechtslenker-Fahrzeugen und Linkslenker-Fahrzeugen müssen oft aufgrund der veränderten Lage der Lenkzwischenwelle zahlreiche Bauteile verändert werden, was zu zusätzlichen Varianten und damit erhöhtem Entwicklungs- und Montageaufwand führt.In a given vehicle concept are usually the location of Steering gear and the steering wheel set. A necessary mechanical connection between these components can only be done almost directly. This results in a slightly variable position of the steering intermediate shaft. There, however, it can lead to a number of space conflicts, eg. come with the exhaust system of the drive motor, which leads to increased development effort and a limited one Freedom of design. Here must partly expensive and technically not optimal compromises are received. Also for a distinction between right-hand drive vehicles and left-hand drive vehicles have to often due to the changed Position of the steering intermediate shaft many components are changed what about additional Variants and thus increased Development and assembly costs leads.

Eine Abhilfe für diese Problematik ist durch die eingangs genannte DE 102 56 694 A1 bekannt. Hierbei ist zwischen dem Lenkrad bzw. einer Lenksäule desselben und dem Lenkgetriebe eine biegsame Welle, dort als flexibles Kabel bezeichnet, vorgesehen. Diese kann somit entsprechend dem zur Verfügung stehenden Freiraum verlegt werden. Jedoch erfolgt – soweit überhaupt erkennbar – bei diesem bekannten Stand der Technik die Einleitung einer Lenkrad-Drehbewegung über dieses flexible Kabel in das Lenkgetriebe relativ aufwändig, weshalb hiermit eine demgegenüber einfachere Möglichkeit aufgezeigt werden soll (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).A remedy for this problem is the aforementioned DE 102 56 694 A1 known. Here, between the steering wheel or a steering column thereof and the steering gear, a flexible shaft, there referred to as a flexible cable, is provided. This can thus be moved according to the available space. However, it is done - if at all recognizable - in this known prior art, the initiation of a steering wheel rotation about this flexible cable in the steering gear relatively complex, which is why a contrast simpler way to be shown (= object of the present invention).

Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein Lenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Übertragungselement auf die Abtriebswelle des Elektromotors einwirkt oder einwirken kann und somit ein dieser zugeordnetes Getriebe zwischen der Abtriebswelle und einem linear verlagerbaren Getriebeelement des Lenkgetriebes, an welchem letztlich die beiden Spurstangen angekoppelt sind, mit nutzen kann. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The solution this task is for a steering system according to the preamble of claim 1, characterized that the flexible transmission element acting on the output shaft of the electric motor or act can and thus one of these associated gear between the output shaft and a linearly displaceable transmission element of the steering gear, to which are ultimately coupled to the two tie rods, use with can. Advantageous developments are content of the dependent claims.

Beispielsweise an einer Zahnstangenlenkung mit elektrischer Servoeinrichtung ist es nahe liegend, eine biegsame Welle oder dgl., die anstelle einer üblichen Lenksäule oder Lenkzwischenwelle vorgesehen wird, analog zur bekannten Lenkzwischenwellen-Bauart auf das sog. Ritzel des Zahnstangen-Lenkgetriebes zu führen. Vergleichbares scheint in der genannten DE 102 56 694 A1 für eine Kugelmutter-Hydrolenkung vorgeschlagen zu sein. Einen anderen Weg verfolgt die vorliegende Erfindung. Demnach ist an einem Lenkgetriebe ohnehin bereits ein elektrischer Servomotor vorgesehen, dessen Abtriebswelle über ein geeignetes Getriebe auf ein im wesentlichen linear verlagerbares Getriebeelement des Lenkgetriebes einwirkt, wie bereits in Verbindung mit 2 erläutert wurde – dort handelt es sich bei dem im wesentlichen linear verlagerbaren Getriebeelement um die Zahnstange des Zahnstangen-Lenkgetriebes. Demgegenüber kann nun der Bauaufwand erheblich reduziert werden, wenn das flexible Übertragungselement direkt auf die Abtriebswelle des elektrischen Servomotors geführt wird, die über ein weiteres Getriebe auf das im wesentlich linear verlagerbare Getriebeelement des Lenkgetriebes einwirkt bzw. einwirken kann. Damit kann das bislang vorgesehene Ritzel eines Zahnstangen-Lenkgetriebes oder allgemein ein bislang für die starre Lenkzwischenwelle (vgl. abermals 2) vorgesehenes Eingangselement des Lenkgetriebes ersatzlos entfallen. Aufgrund ihrer (bzw. seiner) Flexibilität kann nämlich eine biegsame Welle bzw. allgemein ein flexibles Übertragungselement ohne besonderen Aufwand an jede beliebige Stelle eines Lenkgetriebes geführt werden und ist somit nicht an ein bislang übliches und der Lage der bislang üblichen Lenkzwischenwelle angepasstes Ritzel oder allgemein Eingangselement des Lenkgetriebes angewiesen.For example, on a rack and pinion steering with electric servo device, it is obvious, a flexible shaft or the like., Which is provided instead of a conventional steering column or steering intermediate shaft, analogous to the known steering intermediate shaft type on the so-called. Pinion of the rack-and-pinion steering gear to lead. Comparable seems in the mentioned DE 102 56 694 A1 proposed for a ball nut power steering. Another way the present invention pursues. Accordingly, an electric servomotor is already provided on a steering gear anyway, the output shaft acts via a suitable gear on a substantially linearly displaceable transmission element of the steering gear, as already in connection with 2 has been explained - there it is at the substantially linearly displaceable gear element to the rack of the rack-and-pinion steering gear. In contrast, the construction cost can now be significantly reduced if the flexible transmission element is guided directly on the output shaft of the electric servo motor, which acts on a further transmission to the substantially linearly displaceable transmission element of the steering gear or can act. Thus, the hitherto provided pinion of a rack-and-pinion steering gear or generally a previously for the rigid steering intermediate shaft (see 2 ) provided input element of the steering gear omitted without replacement. Because of their (or its) flexibility namely a flexible shaft or generally a flexible transmission element can be performed without any effort at any point of a steering gear and is thus not a hitherto customary and the location of the previously customary steering intermediate shaft adapted pinion or general input element instructed the steering gear.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung ist in Anspruch 2 angegeben. Zurückkommend auf den bekannten Stand der Technik nach der DE 102 56 694 A1 muss nämlich die biegsame Welle, wenngleich diese bei dieser bekannten Anordnung nur als sog. mechanische Rückfallebene fungiert, d.h. durch Schließen einer geeignet im mechanischen Lenkstrang angeordneten Kupplung nur dann ein Drehmoment vom Lenkrad zum Lenkgetriebe übertragen muss, wenn ein Fehler im parallel vorgesehenen Steer-by-Wire-System auftritt, dennoch auf ein entsprechend hohes zu übertragendes Drehmoment ausgelegt sein, d.h. dieses sog. flexible Kabel muss betragsmäßig relativ hohe Drehmomente sicher übertragen können. Flexible Kabel oder biegsame Wellen bzw. allgemein flexible Übertragungselemente, die dieser Anforderung genügen, sind jedoch relativ aufwändig, weshalb sich eine deutliche Vereinfachung insbesondere im Zusammenwirken mit einem erfindungsgemäßen Lenksystem ergibt, wenn zwischen dem Lenkrad und dem flexiblen Übertragungselement ein Untersetzungsgetriebe zur Reduzierung des vom flexiblen Übertragungselement zu übertragenden Drehmoments vorgesehen ist. Die damit einhergehende Drehzahlerhöhung kann einerseits durch das flexible Übertragungselement einfach übertragen werden und muss anderseits am anderen Ende des flexiblen Übertragungselements nicht wieder „rückübersetzt" werden, da auch ein elektrischer Servomotor ein relativ hohes Drehzahlniveau besitzt, das über ein bereits vorhandenes Getriebe geeignet herabgesetzt wird, um das im wesentlichen linear verschiebbare Element des Lenkgetriebes den Lenkanforderungen entsprechend verschieben zu können. Das gleiche bereits vorhandene Getriebe zur Drehzahlanpassung kann nun das flexible Übertragungselement nutzen.A particularly advantageous development is specified in claim 2. Coming back to the prior art after the DE 102 56 694 A1 namely, the flexible shaft, although this only acts as a so-called. Mechanical fallback level in this known arrangement, ie by closing a suitably arranged in the mechanical steering column clutch torque only from the steering wheel to the steering gear must be transmitted if a fault in the parallel provided steer-by -Wire system occurs, yet be designed for a correspondingly high torque to be transmitted, ie this so-called flexible cable must be able to transmit relatively high torque safely. Flexible cables or flexible shafts or generally flexible transmission elements that meet this requirement, however, are relatively complex, which is why a significant simplification results in particular in cooperation with a steering system according to the invention, if between the steering wheel and the flexible transmission element, a reduction gear to reduce the flexible Transmission element is provided to transmit torque. The associated increase in speed can be easily transmitted on the one hand by the flexible transmission element and on the other hand must not be "back translated" at the other end of the flexible transmission element, as well as an electric servomotor has a relatively high speed level, which is suitably reduced via an existing transmission, in order to be able to shift the essentially linearly displaceable element of the steering gear in accordance with the steering requirements The same transmission already available for speed adaptation can now use the flexible transmission element.

Über eine geregelte elektromotorische Servolenkung ist bekanntlich am Lenkrad einfach ein gewünschtes Lenkgefühl darstellbar, so dass die mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe nur noch als solche fungieren muss, hingegen für die getreue Wiedergabe oder Weiterleitung eines authentischen Lenkgefühls an das Lenkrad nicht weiter benötigt wird. Die nun biegsam ausgeführte Lenkzwischenwelle bzw. allgemein das entsprechende sog. flexible Übertragungselement, für welches) verschiedene Ausführungen wie bspw. flexible biegsame Welle, Seilzug oder Bowdenzug mit Wickelkörper oder Zahnriemen möglich sind, gestattet deutlich größere Freiheitsgrade bei der Verlegung im Fzg.-Vorderbau. Um eine geeignete Dimensionierung (hinsichtlich der Höhe des zu übertragenden Drehmoments) dieses flexiblen Übertragungselements zu erreichen, kann – wie bereits ausgeführt – ein Untersetzungsgetriebe zwischen dem Lenkrad bzw. einer an dieses angekoppelten starren Lenksäule und dem flexiblen Übertragungselement vorgesehen sein. Dieses Untersetzungsgetriebe ist dabei so ausgelegt, dass vom Lenkrad aus betrachtet die Zahl der Umdrehungen des flexiblen Übertragungselements nennenswert erhöht wird, wodurch das durch dieses flexible Übertragungselement zu übertragende Drehmoment nennenswert herabgesetzt wird. Dies gestattet eine leichte und kostengünstige Gestaltung des flexiblen Übertragungselements. Eine „Rück-Übersetzung" dürfte mit der vorgeschlagenen Einleitung des dem Lenkgetriebe zugewandten Endes des flexiblen Übertragungselements wie bereits ausgeführt nicht erforderlich sein, kann jedoch ggf. in einem Überlagerungsgetriebe integriert sein, welches in einer möglichen Ausführungsform zwischen dem flexiblen Übertragungselement und dem Lenkgetriebe vorgesehen sein kann. Wie bereits eingangs erwähnt, kann mit einem solchen Überlagerungsgetriebe nicht nur der an den lenkbaren Rädern umgesetzte Lenkwinkel unabhängig von der Vorgabe des Fahrers (an seinem Lenkrad) eingestellt werden, sondern es kann im Zusammenwirken mit einer geregelten Servounterstützung am Lenkrad ein nahezu beliebiges Lenkgefühl dargestellt werden.About a controlled electric motor power steering is known to the steering wheel simply a desired steering feeling displayed, so that the mechanical connection between the steering wheel and the steering gear only has to act as such, however, is no longer needed for the faithful reproduction or transmission of an authentic steering feel to the steering wheel , The now flexible executed steering intermediate shaft or generally the corresponding so-called. Flexible transmission element, for which) different designs such as. Flexible flexible shaft, cable or Bowden cable with winding body or timing belt are possible, allows much greater degrees of freedom when laying in Fzg.-front. In order to achieve a suitable dimensioning (with regard to the height of the torque to be transmitted) of this flexible transmission element, a reduction gear can be provided between the steering wheel or a rigid steering column coupled thereto and the flexible transmission element, as already explained. This reduction gear is designed so that viewed from the steering wheel, the number of revolutions of the flexible transmission element is significantly increased, whereby the torque to be transmitted by this flexible transmission element is significantly reduced. This allows an easy and inexpensive design of the flexible transmission element. A "back translation" is likely with the proposed introduction of the steering gear facing the end of the flexible Übertragungsele ments as stated above may not be required, but may possibly be integrated in a superposition gear, which may be provided in a possible embodiment between the flexible transmission element and the steering gear. As already mentioned, with such a superposition gear not only the converted to the steerable wheels steering angle regardless of the specification of the driver (at his wheel) can be adjusted, but it can be represented in interaction with a regulated power steering on the steering wheel almost any steering feel ,

Eine weitere Verbesserung des vom Fahrer empfundenen Lenkgefühls ist erzielbar, wenn das System um einen sog. Lenkrad-Steller erweitert wird. Dieser besteht (üblicherweise) aus einer Sensor-Einheit, aufweisend einen Lenkmoment-Sensor und Lenkwinkel-Sensor zur Fahrerwunsch-Erfassung, sowie aus einer Aktuator-Einheit, bspw. in Form eines Elektromotors zur Einstellung des vom Fahrer gewünschten Lenkwinkels sowie eines entsprechenden Lenkmoments am Lenkrad, das also eine Rückmeldung über den jeweiligen Fahrzustand gibt. Durch seine direkte Nähe zum Lenkrad bzw. Fahrer kann mit diesem Lenkrad-Steller die Rückmeldung des Fahrzustandes in für den Fahrer höherer Güte erzeugt werden. Ein solcher Lenkrad-Steller kann an einem erfindungsgemäßen Lenksystem mit einem Überlagerungsgetriebe oder an einem erfindungsgemäßen Lenksystem, das eine mechanische Trennung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe ermöglicht, vorgesehen sein.A Further improvement of the perceived by the driver steering feel is achievable if the system is extended by a so-called steering wheel actuator becomes. This consists (usually) from a sensor unit, comprising a steering torque sensor and steering angle sensor to the driver request detection, as well as from an actuator unit, eg. in the form of an electric motor for setting the driver's desired Steering angle and a corresponding steering torque on the steering wheel, the So a feedback on the respective driving condition. Due to its close proximity to the steering wheel or driver can with this steering wheel actuator feedback from the Driving condition in for the driver higher Goodness generated become. Such a steering wheel actuator can be connected to a steering system according to the invention with a superposition gearbox or on a steering system according to the invention, this is a mechanical separation between steering wheel and steering gear allows be provided.

Die genannte Trennung erfolgt dann vorzugsweise durch eine bspw. in der „modifizierten Lenkzwischenwelle", d.h. im flexiblen Übertragungselement vorgesehene Trenn-Kupplung, die sich im Bedarfsfall (bei Ausfall einer der Komponenten der Servoeinrichtung) schließt und so die mechanische Lenkbarkeit des Fahrzeuges gewährleistet. Vorzugsweise ist diese schaltbare Kupplung im sog. „Niedrig-Moment-Bereich" zwischen dem genannten Untersetzungsgetriebe und der Verbindung mit der Abtriebswelle des Elektromotors der Servoeinrichtung vorgesehen, da dies eine leichtere und kostengünstigere Ausführungsform ermöglicht. Vorzugsweise ist hierfür eine Reibkupplung vorgesehen, die vorteilhafterweise ein Einkuppeln auch bei unterschiedlichen Drehzahlen erlaubt und bei entsprechender Auslegung als Rutschkupplung ausgeführt sein kann und damit das flexible Übertragungselement vor Überlast schützen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel dient die geregelte elektromotorische Servoeinrichtung zum Stellen des Radlenkwinkels (bei geöffneter Trenn-Kupplung) und der Lenkrad-Steller alleinig zur Fahrerwunsch-Erfassung und zur vollständigen Erzeugung der Fahrzustands-Rückmeldung. Letztere wird vorzugsweise aus einer Fahrzustandserkennung abgeleitet, d.h. aus den mit geeigneten Sensoren festgestellten fahrdynamischen Größen des Fahrzeugs.The said separation is then preferably by an example. In the "modified steering intermediate shaft", i.e. in the flexible transmission element provided separating clutch, which in case of need (in case of failure one of the components of the servo device) closes and so on ensures the mechanical steerability of the vehicle. Preferably This switchable coupling in the so-called. "Low-torque range" between said Reduction gear and the connection to the output shaft of the Electric motor of the servo device provided as this is a lighter and cheaper embodiment allows. Preferably, this is a friction clutch is provided, which advantageously a coupling also allowed at different speeds and with appropriate Design can be designed as a slip clutch and thus the flexible transmission element can protect against overload. In this embodiment serves the regulated electromotive servo for placing the Wheel steering angle (with the separating clutch open) and the steering wheel adjuster solely for driver input capture and to the full Generation of the driving status feedback. The latter is preferably derived from a driving state recognition, i.e. from the determined with suitable sensors driving dynamics Sizes of the vehicle.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist ebenso prinzipiell wie die bereits erläuterte 2 unter Verwendung gleicher Bezugsziffern für gleiche Bauelemente in der beigefügten 1 dargestellt. Hierbei ist im Unterschied zur bereits erläuterten 2 anstelle der sog. Lenkzwischenwelle 3' ein flexibles Übertragungselement 3 bspw. in Form einer biegsamen Welle vorgesehen, die mit ihrem dem Lenkrad 1 zugewandten Ende in einem Untersetzungsgetriebe 9 zur Reduzierung des vom flexiblen Übertragungselement 3 zu übertragenden Drehmoments mündet. Die andere Seite dieses Untersetzungsgetriebes 9 ist mit einem sog. Lenkrad-Steller 11 und dieser über die Lenksäule 2 mit dem Lenkrad 1 verbunden. Der Lenkrad-Steller 11 besteht aus einer Sensor-Einheit und einer Aktuator-Einheit. Während mit letzterer, bspw. in Form eines Elektromotors ein zum Fahrzustand und Lenkwinkel passendes Lenkmoment am Lenkrad 1 eingestellt werden kann, weist die Sensor-Einheit einen Lenkmoment-Sensor und einen Lenkwinkel-Sensor zur Erfassung des Fahrerwunsches auf. Das dem Lenkgetriebe 5 zugewandte Ende des flexiblen Übertragungselements ist unter Zwischenschaltung einer trennbaren Schalt-Kupplung 12 mit der Abtriebswelle 8b des Elektromotors 8c verbunden, so dass bei geschlossener Kupplung 12 das flexible Übertragungselement 3 über das bereits vorhandene Getriebe 8a der elektrischen Servoeinrichtung 8 auf das im wesentlichen linear verschiebbare Element 5b des Lenkgetriebes 5, welches im übrigen zumindest im Bereich des bisherigen und nun nicht mehr erforderlichen und daher auch nicht mehr vorgesehenen Ritzels nicht weiter als Zahnstange ausgebildet sein muss, einwirken kann. Bei geöffneter Trenn-Kupplung 12 arbeitet dieses Lenksystem somit wie ein bekanntes Steer-by-Wire-System, dessen mechanische Rückfallebene durch das flexible Übertragungselement 3 gebildet wird.A preferred embodiment is as basic as that already explained 2 using the same reference numbers for the same components in the attached 1 shown. This is in contrast to the already explained 2 instead of the so-called steering intermediate shaft 3 ' a flexible transmission element 3 For example, provided in the form of a flexible shaft, with her the steering wheel 1 facing end in a reduction gear 9 for reducing the from the flexible transmission element 3 to be transmitted torque opens. The other side of this reduction gear 9 is with a so-called steering wheel adjuster 11 and this over the steering column 2 with the steering wheel 1 connected. The steering wheel adjuster 11 consists of a sensor unit and an actuator unit. While with the latter, for example in the form of an electric motor to the driving condition and steering angle matching steering torque on the steering wheel 1 can be adjusted, the sensor unit has a steering torque sensor and a steering angle sensor for detecting the driver's request. That the steering gear 5 facing end of the flexible transmission element is with the interposition of a separable switching coupling 12 with the output shaft 8b of the electric motor 8c connected so that when the clutch is closed 12 the flexible transmission element 3 over the existing transmission 8a the electric servo 8th on the substantially linearly displaceable element 5b of the steering gear 5 , which otherwise can not continue to be designed as a rack, at least in the area of the previous and now no longer required and therefore no longer provided pinion. With the separating clutch open 12 Thus, this steering system works like a well-known steer-by-wire system, its mechanical fallback by the flexible transmission element 3 is formed.

Ein erfindungsgemäßes Lenksystem – nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt – zeichnet sich nicht nur durch einen erheblich reduzierten Aufwand bezüglich der geometrischen Integration in den Vorderbau eines Kraftfahrzeugs aus, sondern auch durch geringen Aufwand insbesondere hinsichtlich Gewicht und Kosten auch für das genannte flexible Übertragungselement. Dabei wird durch die deutliche Modularisierung des Lenksystems die Integrierbarkeit in neue Fahrzeug-Konzepte erleichtert. Vorteilhafterweise ergibt sich eine verbesserte Rückmeldung des Fahrzustandes an den Fahrer und eine verbesserte aktive und passive Sicherheit bei erhöhter Systemverfügbarkeit, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.An inventive steering system - not limited to the embodiment - is characterized not only by a significantly reduced effort in terms of geometric integration in the front of a motor vehicle, but also by low cost, especially in terms of weight and cost for the said flexible transmission element. The modularity of the steering system makes it easier to integrate new vehicle concepts. Advantageously, results in an improved feedback of the driving condition to the driver and an improved active and passive safety with increased system availability, wherein it should be noted that quite a variety of details may be designed differently from the above explanations can, without leaving the content of the claims.

Claims (4)

Lenksystem eines zweispurigen Kraftfahrzeugs mit einem Lenkgetriebe (5), welches Spurstangen (6a, 6b), die letztlich mit den lenkbaren Fahrzeug-Rädern (7a, 7b) mechanisch verbunden sind, einer Lenkanforderung entsprechend verlagert, weiterhin mit einem Elektromotor (8c), dessen Abtriebswelle (8b) einen Eingang des Lenkgetriebes (5) bildet, so dass die Spurstangen (6a, 6b) durch geeignete Ansteuerung des Elektromotors (8c) verlagerbar sind, sowie mit einem flexiblen Übertragungselement (3) zwischen einem vom Fahrer des Kraftfahrzeugs zu betätigenden Lenkrad (1) und einem Eingangselement des Lenkgetriebes (5), so dass ein vom Fahrer vorgegebener Lenkwunsch über das flexible Übertragungselement (3) und das Lenkgetriebe (5) an den lenkbaren Rädern (7a, 7b) umsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Übertragungselement (3) auf die Abtriebswelle (8b) des Elektromotors (8c) einwirkt oder einwirken kann und somit ein dieser zugeordnetes Getriebe (8a) zwischen der Abtriebswelle (8b) und einem im wesentlichen linear verlagerbaren Getriebeelement (5b) des Lenkgetriebes (5), an welchem letztlich die beiden Spurstangen (6a, 6b) angekoppelt sind, mit nutzen kann.Steering system of a two-lane motor vehicle with a steering gear ( 5 ), which tie rods ( 6a . 6b ), ultimately with the steerable vehicle wheels ( 7a . 7b ) are mechanically connected, according to a steering requirement accordingly displaced, further with an electric motor ( 8c ), whose output shaft ( 8b ) an input of the steering gear ( 5 ), so that the tie rods ( 6a . 6b ) by suitable control of the electric motor ( 8c ) are displaceable, and with a flexible transmission element ( 3 ) between a to be actuated by the driver of the motor vehicle steering wheel ( 1 ) and an input element of the steering gear ( 5 ), so that a predetermined by the driver steering request via the flexible transmission element ( 3 ) and the steering gear ( 5 ) on the steerable wheels ( 7a . 7b ), characterized in that the flexible transmission element ( 3 ) on the output shaft ( 8b ) of the electric motor ( 8c ) can act or act and thus one of these associated transmission ( 8a ) between the output shaft ( 8b ) and a substantially linearly displaceable gear element ( 5b ) of the steering gear ( 5 ), on which ultimately the two tie rods ( 6a . 6b ) are coupled with, can use. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lenkrad (1) und dem flexiblen Übertragungselement (3) ein Untersetzungsgetriebe (9) zur Reduzierung des vom flexiblen Übertragungselement (3) ggf. zu übertragenden Drehmoments vorgesehen ist.Steering system according to claim 1, characterized in that between the steering wheel ( 1 ) and the flexible transmission element ( 3 ) a reduction gear ( 9 ) for reducing the from the flexible transmission element ( 3 ) is provided possibly to be transmitted torque. Lenksystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Lenkrad (1) ein Lenkrad-Steller (11) und im durch das Lenkrad (1), den Lenkrad-Steller (11) und das flexible Übertragungselement (3) gebildeten sog. Lenkstrang eine schaltbare Kupplung (12) oder ein Überlagerungsgetriebe vorgesehen ist.Steering system according to one of the preceding claims, characterized in that on the steering wheel ( 1 ) a steering wheel actuator ( 11 ) and in by the steering wheel ( 1 ), the steering wheel adjuster ( 11 ) and the flexible transmission element ( 3 ) formed so-called. Lenkstrang a switchable coupling ( 12 ) or a superposition gear is provided. Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das am Lenkrad-Steller (11) einzustellende Lenkmoment aus einer Fahrzustandserkennung ermittelt und entsprechend eingestellt wird.Steering system according to claim 3, characterized in that on the steering wheel actuator ( 11 ) to be adjusted steering torque from a driving condition detection is determined and adjusted accordingly.
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