DE102009057151A1

DE102009057151A1 - Electrically lockable vehicle steering

Info

Publication number: DE102009057151A1
Application number: DE102009057151A
Authority: DE
Inventors: Heiko Schumann; Thomas Schneider; Andreas Werner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-12-05
Filing date: 2009-12-05
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-12-06
Also published as: BR112012013388A2; DE102009057151B4; CN102639369A; KR20120086722A; WO2011066904A1; CN102639369B; EP2507099A1; KR101378620B1

Abstract

Eine elektrisch verriegelbare Fahrzeuglenkung umfasst einen Elektromotor (6) zur Erzeugung eines Lenkmoments, ein Lenkungssteuergerät (11), und eine elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung (20) zur Verriegelung der Lenkung. Das Lenkungssteuergerät (11) ist in einem Gehäuse (13) angeordnet, das an dem Elektromotor (6) befestigt ist. Die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung (20) umfasst einen Aktuator (21), der in dem Gehäuse (13) des Lenkungssteuergeräts (11) angeordnet ist. Hierdurch wird eine in vielerlei Hinsicht vorteilhafte Anordnungsstruktur einer elektrisch verriegelbaren Fahrzeuglenkung geschaffen. Weiterhin werden Verfahren zur Aktivierung und Deaktivierung der Lenkungsverriegelung angegeben.An electrically lockable vehicle steering system comprises an electric motor (6) for generating a steering torque, a steering control unit (11), and an electrically actuatable locking device (20) for locking the steering. The steering control device (11) is arranged in a housing (13) which is fixed to the electric motor (6). The electrically actuatable locking device (20) comprises an actuator (21) which is arranged in the housing (13) of the steering control device (11). This creates an advantageous arrangement structure of an electrically lockable vehicle steering system in many respects. Furthermore, methods for activating and deactivating the steering lock are specified.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch verriegelbare Fahrzeuglenkung, umfassend einen Elektromotor zur Erzeugung eines Lenkmoments, ein Lenkungssteuergerät und eine elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung der Lenkung.The invention relates to an electrically lockable vehicle steering system, comprising an electric motor for generating a steering torque, a steering control device and an electrically actuated locking device for locking the steering.

Aufgrund gesetzlicher Vorschriften müssen Kraftfahrzeuge in der Europäischen Union mit einer Sicherungseinrichtung gegen eine unbefugte Benutzung ausgestattet sein. In scharf geschalteter Stellung muss die Lenkung ohne eine die Sicherheit gefährdende Beschädigung unter statischen Bedingungen einem bestimmten Drehmoment um die Lenkwellenachse in beiden Richtungen standhalten können oder mit einem Mechanismus ausgestattet sein, der ein Nachgeben oder Abrutschen ermöglicht, so dass das System entweder kontinuierlich oder mit Unterbrechungen einem bestimmten Drehmoment standhält. Dabei muss das Drehmoment im erstgenannten Fall deutlich höher als im zweitgenannten Fall sein.Due to legal regulations, motor vehicles in the European Union must be equipped with a security device against unauthorized use. In an armed position the steering must be able to withstand a certain torque about the steering shaft axis in both directions without a safety hazard damage under static conditions, or be provided with a mechanism that allows it to yield or slip, causing the system either continuously or intermittently withstand a certain torque. The torque in the former case must be significantly higher than in the second case.

Aus der DE 103 92 909 T5 ist eine elektrisch verriegelbare Fahrzeuglenkung der eingangs genannten Art bekannt, bei der der Elektromotor über ein Untersetzungsgetriebe in Form eines Schneckengetriebes an der Lenksäule angreift. Weiterhin wird in der DE 103 92 909 T5 ausgeführt, dass der Elektromotor und das Getriebe auch an einer anderen Stelle der Lenkung angeordnet sein können.From the DE 103 92 909 T5 is an electrically lockable vehicle steering system of the type mentioned, in which the electric motor acts via a reduction gear in the form of a worm gear on the steering column. Furthermore, in the DE 103 92 909 T5 stated that the electric motor and the transmission can also be arranged at a different location of the steering.

Die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung ist gemäß der DE 103 92 909 T5 zwischen dem Elektromotor und dem Schneckengetriebe angeordnet und entweder am Motor oder am Gehäuse des Schneckengetriebes befestigt. Sie umfasst insbesondere einen getriebeseitig an der Motorwelle angeordneten Kranz mit Eingriffsöffnungen, der mittels eines elektrisch betätigbaren Blockierungsglieds zum Verriegeln der Lenkung arretiert wird. Dementsprechend muss die Verriegelungseinrichtung zur Sicherung gegen eine unbefugte Benutzung das oben genannte höhere Drehmoment einhalten.The electrically actuable locking device is according to the DE 103 92 909 T5 placed between the electric motor and the worm gear and attached either to the motor or to the housing of the worm gear. In particular, it comprises a gear ring arranged on the motor shaft ring with engagement openings, which is locked by means of an electrically actuated blocking member for locking the steering. Accordingly, the locking device for securing against unauthorized use must comply with the above-mentioned higher torque.

Das zur Ansteuerung des Elektromotors vorgesehene Lenkungssteuergerät ist fernab des Motors angeordnet.The steering control device provided for driving the electric motor is arranged far away from the engine.

Die Implementierung der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung der vorstehend erläuterten Lenkung bedingt einen hohen Aufwand. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anordnungsstruktur einer elektrisch verriegelbare Fahrzeuglenkung zu verbessern.The implementation of the electrically actuated locking device of the above-explained steering requires a lot of effort. Against this background, the object of the invention is to improve the arrangement structure of an electrically lockable vehicle steering system.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrisch verriegelbare Fahrzeuglenkung nach Patentanspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lenkung umfasst einen Elektromotor zur Erzeugung eines Lenkmoments, ein Lenkungssteuergerät und eine elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung der Lenkung. Sie zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass das Lenkungssteuergerät in einem Gehäuse angeordnet ist, das an dem Elektromotor befestigt ist und die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung einen Aktuator umfasst, der in dem Gehäuse des Lenkungssteuergeräts angeordnet ist.This object is achieved by an electrically lockable vehicle steering system according to claim 1. The steering system according to the invention comprises an electric motor for generating a steering torque, a steering control device and an electrically actuated locking device for locking the steering. It is particularly characterized in that the steering control device is arranged in a housing which is fixed to the electric motor and the electrically actuable locking device comprises an actuator which is arranged in the housing of the steering control device.

Durch die Unterbringung des Lenkungssteuergeräts einschließlich zugehöriger Leistungselektronik in einem Gehäuse in unmittelbarer Nähe des Elektromotors sowie durch die Implementierung elektrischer Komponenten der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung in diesem Gehäuse ergibt sich eine kompakte Anordnungsstruktur, die sich als vormontierte Einheit sehr einfach am Motor anbringen lässt.By accommodating the steering control device including associated power electronics in a housing in the immediate vicinity of the electric motor and by implementing electrical components of the electrically actuated locking device in this case results in a compact arrangement structure that can be attached as a preassembled unit very easy on the engine.

Ein für die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung üblicherweise vorhandenes eigenes Steuergerät und der diesbezügliche fertigungs- und Montageaufwand können entfallen. Eine Überwachung der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung kann unmittelbar vom Lenkungssteuergerät übernommen werden.A usually available for the electrically actuated locking device own control unit and the related manufacturing and assembly costs can be omitted. A monitoring of the electrically actuated locking device can be taken directly from the steering control unit.

Sowohl das Lenkungssteuergerät als auch die elektrischen Komponenten der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung sind sicherheitsrelevante Bauteile und müssen daher besonders geschützt werden, so dass an die jeweilige Gehäusestruktur hinsichtlich der Stabilität hohe Anforderungen gestellt werden. Mit der Unterbringung in einem gemeinsamen Gehäuse wird der diesbezügliche Aufwand vermindert. Insbesondere werden auch Dichtigkeits- und Kontaktprobleme vermieden, welche durch externe Leitungs- und Steckerverbindungen entstehen können. Entsprechende Bauteile können eingespart werden.Both the steering control unit and the electrical components of the electrically actuatable locking device are safety-relevant components and must therefore be particularly protected, so that high demands are placed on the respective housing structure in terms of stability. With the accommodation in a common housing of the relevant effort is reduced. In particular, tightness and contact problems are avoided, which can be caused by external line and plug connections. Corresponding components can be saved.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Getriebe zur Übertragung eines Antriebsmoments des Elektromotors an eine Lenkstange an einer ersten Seite des Elektromotors angeordnet, wohingegen das Gehäuse des Lenkungssteuergeräts mit dem Aktuator der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des Elektromotors angeordnet ist. Dies ermöglicht eine platzsparende Anordnung und vermeidet konstruktive Einschränkungen im Anschlussbereich des Getriebes an den Elektromotor.According to an advantageous embodiment of the invention, a transmission for transmitting a drive torque of the electric motor to a handlebar on a first side of the electric motor is arranged, whereas the housing of the steering control device is arranged with the actuator of the electrically actuated locking device on one of the first side opposite the second side of the electric motor , This allows a space-saving arrangement and avoids constructive restrictions in the connection area of the transmission to the electric motor.

Prinzipiell ist es möglich, den Elektromotor und das Gehäuse des Lenkungssteuergeräts wie in der DE 103 92 909 T5 im Bereich der Lenksäule anzuordnen. Zur Verbesserung der Crashsicherheit werden der Elektromotor, das Gehäuse das Lenkungssteuergerät und ein etwaiges vorhandenes Untersetzungsgetriebe außerhalb des Knieaufprallbereichs angeordnet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Elektromotor in oder an einem Lenkgetriebegehäuse der Lenkung angeordnet, durch welches sich die Lenkstange erstreckt. Dementsprechend befindet sich auch das Gehäuse des Lenkungssteuergeräts im Bereich des Lenkgetriebegehäuses. Hierdurch ist dieses verhältnismäßig schwer zugänglich, was den Diebstahlschutz erhöht. Zudem bleibt die Teleskopierbarkeit der Lenksäule unbeeinträchtigt.In principle, it is possible, the electric motor and the housing of the steering control device as in the DE 103 92 909 T5 to be arranged in the area of the steering column. To improve the crash safety of the electric motor, the housing is the Steering controller and any existing reduction gear outside the knee impact area arranged. In an advantageous embodiment, the electric motor is arranged in or on a steering gear housing of the steering, through which extends the handlebar. Accordingly, the housing of the steering control device is located in the region of the steering gear housing. As a result, this is relatively difficult to access, which increases the theft protection. In addition, the telescoping of the steering column remains unaffected.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung ein mittels des Aktuators verlagerbares Eingriffselement sowie eine Eingriffsöffnungen aufweisende Eingriffsgriffseinrichtung. Die Eingriffseinrichtung ist innerhalb des Elektromotors mit einer Motorwelle desselben gekoppelt oder an dieser ausgebildet. Zur Verriegelung der Lenkung ist das Eingriffselement mit einer Eingriffsöffnung der Eingriffseinrichtung in Eingriff bringbar. Durch die Anordnung der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung am Motor sind die erforderlichen Haltemomente aufgrund der Getriebeübersetzung zur Lenkstange verhältnismäßig gering, um den eingangs genannten, gesetzlich vorgeschriebenen Momenten am Lenkrad standzuhalten. Im Vergleich zu einer Verriegelungseinrichtung, die unmittelbar an der Lenksäule angreift, können die mechanischen Komponenten der Verriegelungseinrichtung erheblich kleiner dimensioniert werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the electrically actuable locking device comprises a displaceable by means of the actuator engagement element and an engagement openings having engaging handle means. The engagement means is coupled within the electric motor with a motor shaft thereof or formed thereon. For locking the steering, the engagement element can be brought into engagement with an engagement opening of the engagement device. Due to the arrangement of the electrically actuated locking device on the engine, the required holding moments due to the gear ratio to the handlebar are relatively low to withstand the above-mentioned, legally prescribed moments on the steering wheel. In comparison to a locking device which acts directly on the steering column, the mechanical components of the locking device can be dimensioned considerably smaller.

Das verlagerbare Eingriffselement kann als starrer Verriegelungsbolzen ausgeführt sein, der die Motorwelle blockiert. Vorzugsweise weist das Eingriffselement jedoch einen federelastischen Stift auf, der bei Eingriff mit einer der Eingriffsöffnungen den Elektromotor verrastet, jedoch diesen nicht blockiert, derart, dass bei Überwindung eines durch die Verrastung bedingten Moments der Federstift in eine weitere der Eingriffsöffnungen springt. Hierdurch muss lediglich das geringere Moment zur Erfüllung der Sicherungserfordernisse abgestützt werden.The displaceable engagement element can be designed as a rigid locking bolt which blocks the motor shaft. Preferably, however, the engagement member has a resilient pin which engages the electric motor upon engagement with one of the engagement holes, but does not block it, such that upon overcoming a moment caused by the latching spring pin jumps into another of the engagement openings. As a result, only the lesser moment must be supported to meet the security requirements.

Vorzugsweise ist das durch die Verrastung bedingte Moment kleiner als ein durch den Motor bereitstellbares Moment. Kommt es während des Betriebs der Lenkung aufgrund einer Fehlfunktion zu einem Eingriff zwischen dem federelastischen Stift und den Eingriffsöffnungen, so kann dies durch die Lenkung erkannt und durch eine geeignete Ansteuerung des Elektromotors kompensiert werden. Hierdurch wird die Fahrbarkeit eines mit der Lenkung ausgerüsteten Kraftfahrzeugs aufrechterhalten.Preferably, the moment caused by the latching is smaller than a torque that can be provided by the motor. If, during the operation of the steering due to a malfunction, engagement between the spring-elastic pin and the engagement openings, this can be detected by the steering and compensated by a suitable control of the electric motor. As a result, the drivability of a vehicle equipped with the steering is maintained.

Eine Fehlfunktion kann beispielsweise über eine Erfassung der Position des federelastischen Stifts erfolgen. Dazu können in Endlagen, welche einer Außereingriffsstellung und einer Verriegelungsstellung entsprechen, Endschalter oder Endlagesensoren vorgesehen werden, deren Ausgangssignale fortlaufend überwacht werden.A malfunction can be done for example by detecting the position of the resilient pin. For this purpose, limit switches or end position sensors can be provided in end positions which correspond to a disengaged position and a locking position, the output signals of which are continuously monitored.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Verriegelungsstellung der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung durch Auswerten des Motormoments und/oder Motorstroms des Elektromotors während eines definierten Bewegungsimpulses des Elektromotors erfasst. Dies erfolgt bevorzugt im Lenkungssteuergerät, indem eine dort vorhandene Lenkungsblockiererkennung genutzt wird. Durch gezieltes Ansteuern des Elektromotors bei Betätigung der Zündung kann die Stellung der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung hinsichtlich einer Außereingriffsstellung und einer Verriegelungsstellung überprüft werden, indem durch kleine Bewegungen des Elektromotors bei Beobachtungen des Momentenverlaufs oder Motorstroms ein etwaiger Widerstand anhand eines signifikanten Signalanstiegs erkannt wird. Tritt ein solcher Signalanstieg auf, wird dies dahingehend interpretiert, dass sich die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung in ihrer Verriegelungsstellung befindet, andernfalls wird eine Außereingriffsstellung angenommen. Hierdurch kann zumindest einer der vorgenannten Endschalter bzw. Endlagesensoren entfallen.According to an advantageous embodiment, a locking position of the electrically actuable locking device is detected by evaluating the motor torque and / or motor current of the electric motor during a defined movement pulse of the electric motor. This is preferably done in the steering control unit, by using a steering blocking recognition existing there. By selectively controlling the electric motor upon actuation of the ignition, the position of the electrically actuable locking device can be checked with respect to a disengaged position and a locking position by any movements of the electric motor in observations of the torque curve or motor current any resistance is detected by a significant signal rise. If such a rise in signal occurs, this is interpreted to mean that the electrically operable locking device is in its locking position, otherwise a disengaged position is assumed. As a result, at least one of the aforementioned limit switches or end position sensors can be dispensed with.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung einen einzigen Endlagesensor oder Endschalter, der eine Außereingriffsstellung des Eingriffselements erfasst und in dem Gehäuse des Lenkungssteuergeräts angeordnet ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das Eingriffselement nicht nur außer Eingriff mit der Eingriffseinrichtung ist, sondern sich auch korrekt in einer vorgegebenen Außereingriffsstellung befindet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung nach Erreichen der Außereingriffsstellung in einen stromlosen Zustand geschaltet wird.According to an advantageous embodiment of the invention, the electrically actuable locking device comprises a single end position sensor or limit switch, which detects a disengaged position of the engagement element and is arranged in the housing of the steering control device. In this way it can be ensured that the engagement element is not only out of engagement with the engagement device, but is also correctly in a predetermined disengaged position. This is particularly advantageous when the electrically actuable locking device is switched to a de-energized state after reaching the disengaged position.

Vorzugsweise ist der Aktuator als Magnetsteller mit Verrastungen in einer Verriegelungsstellung und einer Außereingriffsstellung des Eingriffselements ausgebildet. Dies ermöglicht eine Stromlosschaltung sowohl in der Außereingriffsstellung als auch in der Verriegelungsstellung, wobei gewährleistet ist, dass das Eingriffselement auch bei äußeren Stößen und dergleichen in der jeweils eingenommenen Position verbleibt. Zudem wird durch die Stromlosschaltung etwaigen Fehlfunktionen, welche aus einer Bestromung resultieren könnten, während des Fahrbetriebs vorgebeugt. Hierdurch wird die Gebrauchssicherheit der Lenkung erhöht.Preferably, the actuator is designed as a magnetic actuator with locking in a locking position and a disengaged position of the engagement member. This allows a power-off circuit in both the disengaged position and in the locked position, wherein it is ensured that the engagement element remains in the respectively assumed position, even with external shocks and the like. In addition, any malfunctions which could result from an energization are prevented during the driving operation by the currentless switching. As a result, the safety of use of the steering is increased.

Zur Aktivierung der Verriegelung kann eine Lenkung der vorstehend erläuterten Art vorzugsweise wie folgt betrieben werden.To activate the lock, a steering of the type described above can preferably be operated as follows.

Zunächst wird der Aktuator der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung bestromt, um das Eingriffselement derselben aus der Außereingriffsstellung in Eingriff mit einer Eingriffsöffnung des Elektromotors der Lenkung zu bringen. Anschließend wird das Erreichen der Verriegelungsstellung überprüft, indem der Elektromotor mit definierter Drehzahl und/oder definiertem Moment gedreht und dabei das Motormoment und/oder der Motorstrom hinsichtlich eines signifikanten Anstiegs überwacht werden. Bei Erfassen eines solchen Anstiegs kann zur Kontrolle die Drehrichtung des Elektromotors umgekehrt und dieser wiederum hinsichtlich eines signifikanten Anstiegs in Bezug auf das Motormoment und/oder den Motorstrom überwacht werden. Bei Erfassen eines signifikanten Anstiegs wird der Motor in einen lastlosen Zustand gefahren. Danach werden der Elektromotor und die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung stromlos geschaltet. Somit wird zuverlässig gewährleistet, dass die Lenkung verriegelt ist. First, the actuator of the electrically operable locking device is energized to bring the engagement element thereof from the disengaged position into engagement with an engagement opening of the electric motor of the steering. Subsequently, the reaching of the locking position is checked by the electric motor rotated at a defined speed and / or torque defined while the engine torque and / or the motor current are monitored for a significant increase. Upon detection of such a rise, the direction of rotation of the electric motor may be reversed as a control and in turn monitored for a significant increase in engine torque and / or motor current. Upon detection of a significant increase, the engine is driven to a no-load condition. Thereafter, the electric motor and the electrically actuable locking device are de-energized. Thus, it is reliably ensured that the steering is locked.

Zur Deaktivierung der Verriegelung wird bei einem Start des Fahrzeugs der Aktuator der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung derart bestromt, um das Eingriffselement derselben aus der Verriegelungsstellung in die Außereingriffsstellung zu verlagern. Das Erreichen der Außereingriffsstellung wird mittels eines Schalters oder Sensors erfasst. Wegen der hohen Sicherheitsrelevanz kann zur Kontrolle der Elektromotor mit einem definierten Bewegungsimpuls beaufschlagt werden. Dabei werden das Motormoment und/oder der Motorstrom hinsichtlich eines signifikanten Anstiegs überwacht. Bei Ausbleiben eines solchen Anstiegs innerhalb eines definierten Zeitintervalls und/oder Drehwinkelbereichs wird der Aktuator der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung stromlos geschaltet.To deactivate the locking, the actuator of the electrically actuatable locking device is energized in such a way at a start of the vehicle to move the engagement element thereof from the locking position to the disengaged position. The reaching of the disengaged position is detected by means of a switch or sensor. Because of the high safety relevance can be applied to control the electric motor with a defined motion pulse. In this case, the engine torque and / or the motor current are monitored for a significant increase. In the absence of such a rise within a defined time interval and / or rotation angle range, the actuator of the electrically actuable locking device is de-energized.

Nachfolgend wird der Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows in:

1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrisch verriegelbaren Fahrzeuglenkung, 1 a schematic view of an embodiment of an electrically lockable vehicle steering,

2 eine Ansicht des Lenkgetriebegehäuses mit Elektromotor und Lenkungssteuergerätgehäuse von außen, 2 a view of the steering gear housing with electric motor and steering controller housing from the outside,

3 eine Schnittansicht des Gehäuses für das Lenkungssteuergerät, 3 a sectional view of the housing for the steering control unit,

4 eine Detailansicht des Eingriffselements und der Eingriffseinrichtung der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung. 4 a detailed view of the engaging member and the engagement means of the electrically actuatable locking device.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine elektromechanische Lenkung 1 eines Kraftfahrzeugs. Die Lenkung 1 umfasst ein Lenkgetriebegehäuse 2 und eine Lenkstange 3, die sich durch das Lenkgetriebegehäuse 2 erstreckt. An der Lenkstange 3 greift ein Lenkungsritzel an, um einen vom Fahrer an einer Lenkungshandhabe 4 aufgebrachten Lenkbefehl an die Fahrzeugräder 5 zu übertragen. Weiterhin weist die Lenkung einen Elektromotor 6 zur Erzeugung eines Lenkmoments auf. Der Elektromotor 6 kann, wie dargestellt, achsparallel zur Lenkstange 3 angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, den Elektromotor 6 koaxial zur Lenkstange 3 oder an anderer Stelle, beispielsweise an einer Lenksäule 7, anzuordnen, welche die Lenkungshandhabe 4 mit dem Lenkungsritzel mechanisch verbindet. In einem steer-by-wire System wird die Lenksäule 7 durch einen elektrischen Signalweg ersetzt.The embodiment relates to an electromechanical steering 1 of a motor vehicle. The steering 1 includes a steering gear housing 2 and a handlebar 3 extending through the steering box 2 extends. At the handlebar 3 engages a steering pinion to a by the driver to a steering handle 4 applied steering command to the vehicle wheels 5 transferred to. Furthermore, the steering has an electric motor 6 for generating a steering torque. The electric motor 6 can, as shown, axially parallel to the handlebar 3 be arranged. However, it is also possible to use the electric motor 6 coaxial with the handlebar 3 or elsewhere, for example on a steering column 7 to arrange which the steering handle 4 mechanically connected to the steering pinion. In a steer-by-wire system, the steering column becomes 7 replaced by an electrical signal path.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Antriebsmoment des Elektromotors 6 über ein Untersetzungsgetriebe 8 und einen Kugelgewindetrieb 9 als Axialkraft an der Lenkstange zur Wirkung gebracht. Das Untersetzungsgetriebe 8 ist beispielhaft als Riementrieb ausgebildet, wobei eine erste Riemenscheibe an einer Motorwelle 10 des Elektromotors 6 und eine zweite Riemenscheibe an einer Kugelgewindemutter des Kugelgewindetriebs 9 angeordnet ist. Über den Kugelgewindetrieb 9 wird ein rotatorisches Antriebsmoment des Elektromotors 6 in eine translatorische Bewegungskomponente an der Lenkstange 3 übersetzt, um den Fahrer beim Lenken zu unterstützen.In the illustrated embodiment, the drive torque of the electric motor 6 via a reduction gear 8th and a ball screw 9 brought as an axial force on the handlebar effect. The reduction gear 8th is exemplified as a belt drive, wherein a first pulley on a motor shaft 10 of the electric motor 6 and a second pulley on a ball screw nut of the ball screw 9 is arranged. About the ball screw 9 becomes a rotary drive torque of the electric motor 6 in a translational movement component on the handlebar 3 translated to assist the driver in steering.

Zur Ansteuerung des Elektromotors 6 dient ein Lenkungssteuergerät 11, das ein Stellsignal für den Elektromotor 6 generiert und dazu unter anderem das vom Fahrer aufgebrachte Lenkmoment berücksichtigt. Dieses Lenkmoment kann beispielsweise mit einer Drehmomentmesseinheit 12 an der Lenksäule 7 gemessen werden, welche die Lenkungshandhabe 4 mechanisch mit der Lenkstange 3 koppelt. Zudem können dem Lenkungssteuergerät 11 weitere Fahrzeugparameter übermittelt werden, welche beispielsweise erlauben, einen Fahrzeugstillstand und den Einschaltzustand der Zündung zu berücksichtigen.For controlling the electric motor 6 serves a steering controller 11 , which is a control signal for the electric motor 6 generated and, among other things, taken into account by the driver applied steering torque. This steering torque, for example, with a torque measuring unit 12 on the steering column 7 be measured, which the steering handle 4 mechanically with the handlebar 3 coupled. In addition, the steering control unit can 11 Further vehicle parameters are transmitted, which allow, for example, to take into account a vehicle standstill and the on state of the ignition.

Das Lenkungssteuergerät 11 ist in einem Gehäuse 13 angeordnet, das seinerseits am Elektromotor 6 befestigt ist und neben der eigentlichen Steuerungslogik 14 auch die zugehörige Leistungselektronik aufnimmt. Wie in den 1 und 2 dargestellt, ist das Gehäuse 13 des Lenkungssteuergeräts 11 an einer dem Untersetzungsgetriebe 8 gegenüberliegenden Stirnseite des Elektromotors 6 angeflanscht und nach außen abgedichtet.The steering controller 11 is in a housing 13 arranged, in turn, on the electric motor 6 is attached and next to the actual control logic 14 also receives the associated power electronics. As in the 1 and 2 shown is the housing 13 of the steering controller 11 at a reduction gear 8th opposite end face of the electric motor 6 flanged and sealed to the outside.

Weiterhin umfasst die Lenkung 1 eine elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung 20, deren elektrische Komponenten im Gehäuse 13 des Lenkungssteuergeräts 11 untergebracht. Das Gehäuse 13 bietet aufgrund seiner massiven Ausführung sowie seiner Anordnung nahe des Lenkgetriebegehäuses 2 einen guten Schutz gegen mutwillige Eingriffe.Furthermore, the steering includes 1 an electrically actuated locking device 20 , whose electrical components in the housing 13 of the steering controller 11 accommodated. The housing 13 offers due to its massive design and its location near the steering gear housing 2 a good protection against wanton interventions.

Die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung 20 umfasst einen in dem Gehäuse 13 angeordneten Aktuator 21, der je nach Bestromung einen Anker 22 in einer ersten oder einer entgegengesetzten Richtung mit einer Kraft beaufschlagt, um diesen zu verlagern. Vorzugsweise ist der Aktuator 21 ein Magnetsteller mit zwei elektrischen Spulen 21a und 21b, die koaxial zu dem Anker 22 angeordnet sind.The electrically actuated locking device 20 includes one in the housing 13 arranged actuator 21 , which, depending on the current supply an anchor 22 In a first or an opposite direction with a force applied to relocate it. Preferably, the actuator 21 a magnetic actuator with two electric coils 21a and 21b that is coaxial with the anchor 22 are arranged.

Der Anker 22 weist ein Eingriffselement 23 auf, das als Bolzen oder Stift ausgeführt werden kann und sich in den Elektromotor 6 hineinerstreckt. Wie 3 zeigt, ist das Eingriffselement 23 an einer Axialführung 24 gleitgelagert und erstreckt sich durch ein stirnseitiges Motorlagerschild 15 des Elektromotors 6 hindurch. Die Axialbewegung des Ankers 22 bzw. des Eingriffselements 23 ist durch Endanschläge 25 und 26 in beide Richtungen begrenzt, wobei der axiale Hub in der Größenordnung von etwa 4 mm liegt. Zudem kann der Anker 22 oder das Eingriffselement 23 in den durch die Endanschläge 25 und 26 definierten Endstellungen verrastet werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Eingriffselement 23 hierzu entsprechende Ausnehmungen 27 und 28 auf, in die ein federbelasteter Druckkörper 29, beispielsweise eine Kugel, eingreifen kann. Anstelle eines solchen Rastmechanismus können jedoch auch andere Sicherungsmittel vorgesehen sein, welche den Anker 22 und/oder das Eingriffselement 23 bei Stromlosschaltung des Aktuators 21 in der jeweiligen Entstellung halten. Anstelle einer mechanischen Verrastung kann beispielsweise auch eine magnetische Verrastung vorgesehen sein, bei der ein Festhalten in den Endlagen vorzugsweise mittels Permanentmagneten erfolgt.The anchor 22 has an engagement element 23 on, which can be performed as a bolt or pin and get into the electric motor 6 hineinerstreckt. As 3 shows is the engagement element 23 on an axial guide 24 slidably mounted and extends through a front-side engine end shield 15 of the electric motor 6 therethrough. The axial movement of the anchor 22 or of the engagement element 23 is through stops 25 and 26 limited in both directions, wherein the axial stroke is of the order of about 4 mm. In addition, the anchor can 22 or the engagement element 23 in through the end stops 25 and 26 locked end positions are locked. In the illustrated embodiment, the engagement element 23 corresponding recesses 27 and 28 in which a spring-loaded pressure body 29 , For example, a ball, can intervene. Instead of such a locking mechanism, however, other securing means may be provided which the anchor 22 and / or the engagement element 23 when the actuator is switched off 21 to hold in the respective distortion. Instead of a mechanical locking, for example, a magnetic locking can be provided, in which a retention in the end positions preferably takes place by means of permanent magnets.

Die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung 20 umfasst weiterhin eine Eingriffsöffnung 31 aufweisende Eingriffsgriffseinrichtung 30, die innerhalb des Elektromotors 6 angeordnet ist und zum Zweck der Verriegelung mit dem Eingriffselement 23 zusammenwirkt. Die Eingriffseinrichtung 30 kann unmittelbar an der Motorwelle ausgebildet sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese jedoch als separates Bauteil in Form einer Scheibe 32 ausgebildet, das mit der Motorwelle 10 drehfest gekoppelt ist. Die Scheibe 32 ist in 4 näher dargestellt. Sie weist an ihrem Außenumfang eine Vielzahl aufeinanderfolgender Eingriffsöffnungen 31 in Form von radialen Vertiefungen 33 oder Nuten auf. Es ist jedoch auch möglich, die Eingriffsöffnungen 31 als Lochöffnungen auszugestalten.The electrically actuated locking device 20 further comprises an engagement opening 31 having engaging grip means 30 that are inside the electric motor 6 is arranged and for the purpose of locking with the engagement member 23 interacts. The intervention device 30 can be formed directly on the motor shaft. In the illustrated embodiment, however, this is a separate component in the form of a disc 32 trained, with the motor shaft 10 rotatably coupled. The disc 32 is in 4 shown in more detail. It has on its outer periphery a plurality of successive engagement openings 31 in the form of radial depressions 33 or grooves on. However, it is also possible the intervention openings 31 to design as hole openings.

Wie 4 weiter zeigt, kann das Eingriffselement 23 durch Verlagerung in eine Verriegelungsposition mit den Eingriffsöffnungen 31 in Eingriff gebracht werden. In dieser Verriegelungsposition befindet sich der Anker 22 in Anlage an dem Endanschlag 26 und ist hierbei mit seiner Ausnehmung 28 durch den federelastischen Druckkörper 29 verrastet. Da das Eingriffselement 23 in Drehrichtung der Scheibe 32 gegen das Gehäuse 13 abgestützt ist, wird in der Verriegelungsposition ein Drehen der Motorwelle 10 verhindert.As 4 further shows, the engagement element 23 by displacement into a locking position with the engagement openings 31 be engaged. In this locking position is the anchor 22 in contact with the end stop 26 and is here with its recess 28 through the spring-elastic pressure body 29 locked. Because the engagement element 23 in the direction of rotation of the disc 32 against the case 13 is supported, in the locking position, a rotation of the motor shaft 10 prevented.

Wird durch eine elektrische Betätigung des Aktuators 21 das Eingriffselement 23 dazu veranlasst, die Verriegelungsstellung zu verlassen und sich in eine Außereingriffsposition zu begeben, wie dies in 3 durch die Anlage des Ankers 22 gegen den weiteren Anschlag 25 gezeigt ist, kann sich die Motorwelle 10 von der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung 20 ungehindert drehen.Is by an electrical actuation of the actuator 21 the engagement element 23 caused to leave the locking position and go into a disengaged position, as in 3 through the attachment of the anchor 22 against the further stop 25 shown, the motor shaft can 10 from the electrically actuable locking device 20 turn freely.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Eingriffselement 23 als ein federelastischer Stift 34 ausgebildet, der beispielsweise aus der Federdraht gefertigt sein kann. Bei einem Eingriff mit einer der Eingriffsöffnungen 31 wird durch den federelastischen Stift 34 der Elektromotor 6 verrastet, jedoch nicht blockiert. Vielmehr springt der federelastischen Stift 34 bei Überwindung eines durch die Verrastung bedingten Moments in eine weitere der Eingriffsöffnungen 31. Der federelastische Stift 34 ist dabei derart auf die Eingriffsöffnungen 31 abgestimmt, dass in der Verriegelungsstellung zwar ein Nachgeben oder Abrutschen möglich ist, das System jedoch kontinuierlich oder mit Unterbrechungen einem Drehmoment von mindestens 100 Nm an der Lenkungshandhabe 4 standhält. Aufgrund der hohen Übersetzungen des Getriebes 8 ergibt sich ein erforderliches Rastmoment in der Größenordnung von etwa 2 bis 10 Nm. Dieses lässt sich mit einem federelastischen Stift 34 mit einem Durchmesser von etwa 3 mm abstützen. Das Federungsvermögen des federelastischen Stifts 34 kann durch eine oder mehrere schraubenfederartige Wicklungen 35 an einem eingriffsseitigen Endabschnitt desselben zusätzlich beeinflusst werden. Aufgrund der vorgenannten Rastmomente und Abmessungen sind die bewegten Massen der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung 20 gering, so dass verhältnismäßig geringe Antriebskräfte ausreichen, um das Eingriffselement 23 von der Außereingriffsstellung in die Verriegelungsstellung zu bewegen. Der Aktuator 21 baut daher sehr klein.In the illustrated embodiment, the engagement element 23 as a spring-loaded pen 34 formed, which may be made for example from the spring wire. During an intervention with one of the intervention openings 31 is made by the elastic pen 34 the electric motor 6 latched, but not blocked. Rather, the spring-elastic pen jumps 34 in overcoming a conditional by the latching torque in a further of the engagement openings 31 , The elastic pen 34 is so on the engagement holes 31 agreed that in the locked position, although a yielding or slipping is possible, but the system continuously or intermittently a torque of at least 100 Nm on the steering handle 4 withstand. Due to the high gear ratios 8th results in a required cogging torque in the order of about 2 to 10 Nm. This can be done with a spring-loaded pen 34 Support with a diameter of about 3 mm. The resilience of the elastic pen 34 can by one or more coil spring-like windings 35 at an engagement-side end portion thereof are additionally influenced. Due to the aforementioned cogging moments and dimensions, the moving masses of the electrically actuated locking device 20 low, so that relatively small driving forces are sufficient to the engagement element 23 to move from the disengaged position to the locked position. The actuator 21 therefore builds very small.

In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels ist es jedoch auch möglich, das Eingriffselement 23 als im Wesentlichen starren Verriegelungsbolzen auszubilden, der in der Verriegelungsstellung die Scheibe 32 arretiert, so dass ein Springen von einer zur nächsten Eingriffsöffnung 31 ausgeschlossen ist. In diesem Fall müssen jedoch das Eingriffselement 23 und die korrespondierende Eingriffseinrichtung 30 massiver ausgebildet werden, da aufgrund gesetzlicher Vorschriften in scharf geschalteter Stellung der Lenkung dann unter statischen Bedingungen ein höheres Drehmoment von mindestens 300 Nm um die Lenksäulenachse in beiden Richtungen abgestützt werden muss.In a modification of the illustrated embodiment, however, it is also possible, the engagement element 23 as substantially rigid locking bolt form, which in the locking position, the disc 32 locked, allowing a jump from one to the next engagement opening 31 is excluded. In this case, however, the engagement element must 23 and the corresponding engaging means 30 be formed solid, since due to legal regulations in the armed position of the steering then under static Conditions a higher torque of at least 300 Nm must be supported around the steering column axis in both directions.

Die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung 20 umfasst ferner einen Endlagenschalter oder -sensor 36, mit dem festgestellt werden kann, ob der Anker 22 bzw. das Eingriffselement 23 eine definierte Außereingriffsstellung erreicht hat bzw. sich in dieser befindet. Der Endlagenschalter oder -sensor 36 kann beispielsweise als Hallsensor ausgeführt sein. Jedoch sind auch andere Detektionsprinzipien möglich. Ein weiterer Endlagenschalter oder -sensor kann für die Verriegelungsstellung vorgesehen sein.The electrically actuated locking device 20 further includes a limit switch or sensor 36 with which it can be determined if the anchor 22 or the engagement element 23 has reached a defined disengaged position or is located in this. The limit switch or sensor 36 can for example be designed as a Hall sensor. However, other detection principles are possible. Another limit switch or sensor may be provided for the locking position.

Aufgrund der Anordnung der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung 20 in unmittelbarer Nähe des Lenkungssteuergeräts 11 innerhalb des zugehörigen Gehäuses 13 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einen zweiten Endlagenschalter verzichtet worden Die Verriegelungsstellung wird stattdessen durch Auswerten des Motormoments und/oder Motorstroms des Elektromotors 6 während eines definierten Bewegungsimpulses des Elektromotors 6 erfasst, da es bei einem Eingriff des Eingriffselements 23 in eine der Eingriffsöffnungen 31 der Eingriffseinrichtung 30 zu einem signifikanten Signalanstieg kommt. Dieser Signalanstieg ersetzt das Signal eines Endlagenschalters oder -sensors für die Verriegelungsstellung.Due to the arrangement of the electrically actuated locking device 20 in the immediate vicinity of the steering control unit 11 within the associated housing 13 In the illustrated embodiment, a second limit switch has been dispensed with. The locking position is instead evaluated by evaluating the engine torque and / or the motor current of the electric motor 6 during a defined motion pulse of the electric motor 6 detected, since it is at an intervention of the engagement element 23 in one of the intervention openings 31 the intervention device 30 there is a significant signal increase. This signal increase replaces the signal of a limit switch or sensor for the locked position.

Nachfolgend soll die Betriebsweise der vorstehend erläuterten Lenkung beim Aktivieren und Deaktivieren der Verriegelung näher erläutert werden.Below is the operation of the above-explained steering when activating and deactivating the lock will be explained in more detail.

Zur Aktivierung der Verriegelung wird zunächst eine Sicherheitsüberprüfung durchgeführt, welche unter anderem beinhaltet, den Fahrzeugstillstand sowie die Abschaltung der Zündung anhand hierfür signifikanter Fahrzeugparameter zu verifizieren. Hierzu kann beispielsweise die aktuelle Drehzahl des Fahrzeugmotors sowie die Fahrzeuggeschwindigkeit ausgelesen werden. Ferner können Zustandsparameter der Lenkung herangezogen werden. Möglich ist ferner, eine Aktivierung der Verriegelung nur dann zuzulassen, wenn der Zustand der Lenkung als entriegelt erkannt wird.To activate the lock, a safety check is first carried out, which includes, among other things, to verify the vehicle standstill and the switching off of the ignition on the basis of significant vehicle parameters. For this purpose, for example, the current speed of the vehicle engine and the vehicle speed can be read. Furthermore, state parameters of the steering can be used. It is also possible to allow activation of the lock only if the state of the steering is recognized as unlocked.

Ist die Sicherheitsüberprüfung positiv, wird die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung 20 ausgelöst. Dazu wird zunächst der Aktuator 21 derart bestromt, um an dem Anker 22 bzw. Eingriffselement 23 eine Kraft in Richtung der Eingriffseinrichtung 30 zu erzeugen. Infolgedessen löst sich das Eingriffselement 23 aus der Verrastung der Außereingriffsstellung und bewegt sich in Richtung der Eingriffseinrichtung 30. Hierbei wird der Elektromotor 6 mit definiert geringer Drehzahl und/oder definiert geringen Moment gedreht und dabei das Motormoment und/oder der Motorstrom hinsichtlich eines signifikanten Anstiegs überwacht. Gelangt das Eingriffselement 23 in Eingriff mit einer Eingriffsöffnung 31, steigt bei einem Weiterdrehen des Elektromotors 6 das Motormoment bzw. der Motorstrom deutlich an. Dies wird über eine in der Steuerungslogik 14 des Lenkungssteuergeräts 11 abgelegten Lenkungsblockiererkennung erfasst und als Erreichen der Verriegelungsstellung interpretiert. Zur Kontrolle dreht der Elektromotor 6 anschließend in die Gegenrichtung, um über einen erneuten Momenten- oder Stromanstieg zu bestätigen, dass sich das Eingriffselement 23 bzw. der federelastische Stift 34 in der Verriegelungsstellung befindet. Ist eine solche Verifikation nicht möglich, wird eine Fehlermeldung generiert, die dem Fahrer angezeigt werden kann. Wird hingegen die Verriegelungsstellung bestätigt, so veranlasst die Steuerungslogik 14 den Elektromotor 6 in eine lastlose Stellung zu fahren. Zudem wird die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung 20, insbesondere deren Aktuator 21 stromlos geschaltet. Der Anker 22 bzw. das Eingriffselement 23 wird aufgrund der Verrastung sicher in der Verriegelungsstellung gehalten.If the security check is positive, the electrically operated locking device 20 triggered. For this purpose, first the actuator 21 so energized to at the anchor 22 or engaging element 23 a force in the direction of the engagement device 30 to create. As a result, the engagement element releases 23 from the locking of the disengaged position and moves in the direction of the engagement device 30 , This is the electric motor 6 rotated at a defined low speed and / or defined low torque while the engine torque and / or the motor current monitored for a significant increase. Get the engagement element 23 in engagement with an engagement opening 31 , rises when the electric motor continues to turn 6 the engine torque or the motor current clearly. This is about one in the control logic 14 of the steering controller 11 recorded detected steering lock detection and interpreted as reaching the locking position. For control, the electric motor turns 6 then in the opposite direction in order to confirm that the engagement element is again increasing in torque or current 23 or the spring-loaded pen 34 in the locked position. If such a verification is not possible, an error message is generated which can be displayed to the driver. If, however, the locking position is confirmed, then the control logic causes 14 the electric motor 6 to drive in a no-load position. In addition, the electrically actuated locking device 20 , in particular its actuator 21 de-energized switched. The anchor 22 or the engagement element 23 is held securely in the locked position due to the latching.

Zur Aufhebung der Verriegelung wird nach einer Signalüberprüfung der Elektromotor 6 verfahren, bis sich dieser im Wesentlichen momentenfrei bewegen lässt. Dies hat den Vorteil, dass beim Zurückfahren des Eingriffselements 23 keine hohen Reibkräfte zwischen dem Eingriffselement 23 und der Eingriffseinrichtung 30 überwunden werden müssen. Der Aktuator 21 wird bestromt, um den Anker 22 bzw. das Eingriffselement 23 aus der Verriegelungsstellung in die Außereingriffsstellung zu verlagern, bis die Verrastung greift. Über den Endlagenschalter bzw. -sensor 36 wird bei Erreichen der Endlage der Außereingriffsstellung signalisiert, dass die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung 20 offen ist. Zu Kontrollzwecken kann anschließend mittels der Lenkungsblockiererkennung der Steuerungslogik 14 überprüft werden, ob sich der Elektromotor frei drehen kann. Dies kann wie oben erläutert dadurch erfolgen, dass der Elektromotor 6 mit einem definierten Bewegungsimpuls beaufschlagt und dabei das Motormoment und/oder der Motorstrom hinsichtlich eines signifikanten Anstiegs überwacht wird. Bei Ausbleiben eines solchen Anstiegs innerhalb eines definierten Zeitintervalls und/oder Drehwinkelbereichs wird der Aktuator 21 stromlos geschaltet.To cancel the lock is after a signal check the electric motor 6 until it can be moved substantially torque-free. This has the advantage that when returning the engagement element 23 no high frictional forces between the engagement element 23 and the engagement device 30 must be overcome. The actuator 21 is energized to the anchor 22 or the engagement element 23 to shift from the locking position to the disengaged position until the latch engages. Via the limit switch or sensor 36 is signaled when reaching the end position of the disengaged position that the electrically actuated locking device 20 is open. For control purposes, the control logic can then be used by means of the steering obstruction detection 14 be checked whether the electric motor can rotate freely. This can be done as explained above by the fact that the electric motor 6 is acted upon by a defined motion pulse and while the engine torque and / or the motor current is monitored for a significant increase. Absence of such a rise within a defined time interval and / or rotation angle range of the actuator 21 de-energized switched.

Während des Betriebs der Lenkung wird die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung 20 mittels des Endlagenschalters bzw. -sensors 36 fortlaufend daraufhin. überwacht, ob sich das Eingriffselement 23 in der Außereingriffsstellung befindet. Der Aktuator 21 bleibt hierbei ausgeschaltet, so dass kein Antrieb in Richtung der Verriegelungsstellung erfolgen kann. Bei einer Schockbelastung verhindert die Verrastung mechanisch oder magnetisch, dass sich das Eingriffselement 23 aus der Außereingriffsstellung heraus bewegen kann.During operation of the steering, the electrically actuable locking device 20 by means of the limit switch or sensor 36 consecutively. monitors whether the engagement element 23 is in the disengaged position. The actuator 21 remains switched off, so that no drive can take place in the direction of the locking position. In the event of shock loading, the latching mechanically or magnetically prevents the engagement element 23 can move out of the disengaged position.

Kommt es, aus welchen Gründen auch immer, zu einer Fehlfunktion, infolge derer sich das Eingriffselement 23 in Richtung der Verriegelungsstellung bewegt, ist aufgrund der ständigen Bewegung der Eingriffseinrichtung 30 bzw. Scheibe 32 ein Einfädeln des federelastischen Stifts 34 in eine der Eingriffsöffnungen 31 nur sehr schwer möglich. Geschieht dies dennoch, wird dies mittels der Lenkungsblockiererkennung der Steuerungslogik 14 im Lenkungssteuergerät 11 erkannt. Da das Rastmoment des federelastischen Stifts 34 kleiner ist, als das durch den Elektromotor 6 bereitstellbare Antriebsmoment, kann in einer solchen Situation ein Blockieren der Lenkung verhindert werden, indem durch eine Modifikation des Stellsignals für den Elektromotor 6 das Rastmoment durch ein größeres Antriebsmoment des Elektromotors 6 kompensiert wird. Hierdurch wird bleibt die Lenkung für den Fahrer bedienbar. Bei Auftreten einer solchen Fehlfunktion wird ein Fehlersignal generiert, das dem Fahrer angezeigt wird, so dass dieser eine Fehlerbehebung veranlassen kann. Is it, for whatever reason, a malfunction, as a result of which the engagement element 23 moved in the direction of the locking position, is due to the constant movement of the engagement device 30 or disc 32 a threading of the elastic pin 34 in one of the intervention openings 31 very difficult. If this happens nevertheless, this is done by means of the steering lock detection of the control logic 14 in the steering control unit 11 recognized. Because the cogging torque of the elastic pin 34 smaller than that by the electric motor 6 providable drive torque, blocking the steering can be prevented in such a situation by a modification of the control signal for the electric motor 6 the cogging torque by a larger drive torque of the electric motor 6 is compensated. As a result, the steering remains operable for the driver. Upon occurrence of such a malfunction, an error signal is generated which is displayed to the driver so that he can initiate a troubleshooting.

Die vorstehend erläuterte Konfiguration einer elektrisch verriegelbaren Fahrzeuglenkung 1 ermöglicht eine sehr platzsparende Bauweise bei gleichzeitig hoher Sicherheit gegen eine Überwindung der Lenkungsverriegelung. So sind insbesondere die mechanischen Komponenten der Verriegelungseinrichtung aufgrund der erschwerten Zugänglichkeit gegen Diebstahl geschützt. Ein gesonderter Überlastschutz an der Lenksäule ist nicht erforderlich.The above-described configuration of an electrically lockable vehicle steering 1 allows a very space-saving design with high security against overcoming the steering lock. Thus, in particular the mechanical components of the locking device due to the difficult accessibility are protected against theft. A separate overload protection on the steering column is not required.

Im Hinblick auf die Crashsicherheit bleibt die Teleskopierbarkeit der Lenksäule unbeeinträchtigt. Zudem wird bei einer Anordnung des Elektromotors 6 sowie des Gehäuses 13 des Lenkungssteuergeräts 11 im Bereich des Lenkgetriebegehäuses 2 ein hoher Insassenschutz insbesondere im Knieaufprallbereich erzielt.With regard to crash safety, the telescoping of the steering column remains unimpaired. In addition, in an arrangement of the electric motor 6 as well as the housing 13 of the steering controller 11 in the area of the steering gear housing 2 achieved a high occupant protection, especially in the knee impact area.

Weiterhin wird gewährleistet, dass Fehlfunktionen der Lenkverriegelung die Fahrsicherheit nicht gefährden. So kann beispielsweise selbst bei einem Verklemmen des Eingriffselements 23 in der Verriegelungsstellung die Lenkung weiter betätigt werden.Furthermore, it is ensured that malfunctions of the steering lock do not endanger the driving safety. Thus, for example, even with a jamming of the engagement member 23 in the locked position, the steering can be operated further.

Darüber hinaus zeichnet sich die vorstehend erläuterte Konfiguration durch einen geringen fertigungs- und montagetechnischen Aufwand aus. So ist insbesondere die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung 20 toleranzunempfindlich. Die Genauigkeitsanforderungen an die benötigten Bauteile sind dadurch gering. Überdies wird lediglich ein Gehäuse 13 für das Lenkungssteuergerät 11 und die elektrischen Komponenten der Verriegelungseinrichtung 20 benötigt, das im Hinblick auf die Relevanz der genannten Komponenten sehr stabil ausgeführt werden muss.In addition, the above-described configuration is characterized by a low production and assembly technical effort. Such is in particular the electrically actuated locking device 20 insensitive to tolerances. The accuracy requirements for the required components are therefore low. Moreover, only a housing 13 for the steering control unit 11 and the electrical components of the locking device 20 required, which must be carried out very stable in view of the relevance of said components.

Sämtliche Komponenten des Lenkungssteuergeräts 11 sowie der elektrisch betätigbaren Verriegelungseinrichtung 20, mit Ausnahme der an der Motorwelle 10 angeordneten Eingriffseinrichtung 30, können in dem Gehäuse 13 vormontiert werden. Die gesamte Einheit wird dann an dem Elektromotor 6 befestigt und diesem gegenüber abgedichtet. Dies ermöglicht eine schnelle und einfache Montage. Ein Funktionstest kann nach einer Kontaktierung zwischen dem Elektromotor 6 und dem Lenkungssteuergerät 11 vorgenommen werden. Dieses insbesondere auch vor einer Montage der genannten Komponenten am Lenkgetriebegehäuse 2 möglich.All components of the steering controller 11 and the electrically actuable locking device 20 , except at the motor shaft 10 arranged engagement device 30 , can in the case 13 be pre-assembled. The entire unit is then connected to the electric motor 6 attached and sealed against this. This allows a quick and easy installation. A functional test can be made after a contact between the electric motor 6 and the steering controller 11 be made. This particular before assembly of said components on the steering gear housing 2 possible.

Vorzugsweise stellt die elektrisch betätigbare Verriegelungseinrichtung 20 ein eigenes Modul dar, das bei Konfigurationen, bei denen die eingangs genannte Sicherungseinrichtung gegen eine unbefugte Benutzung nicht oder in anderer Weise benötigt wird, ohne jeden Aufwand entfallen kann.Preferably, the electrically operable locking device 20 a separate module that can be omitted without any effort in configurations in which the aforementioned safety device against unauthorized use is not required or otherwise.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The invention has been explained above with reference to an embodiment. However, it is not limited thereto, but includes all the embodiments defined by the claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Lenkungsteering
22: LenkgetriebegehäuseSteering gear housing
33: Lenkstangehandlebars
44: Lenkradsteering wheel
55: Fahrzeugradvehicle
66: Elektromotorelectric motor
77: Lenksäulesteering column
88th: UntersetzungsgetriebeReduction gear
99: KugelgewindetriebBall Screw
1010: Motorwellemotor shaft
1111: LenkungssteuergerätSteering control unit
1212: DrehmomentmesseinheitTorque measuring unit
1313: Gehäuse des LenkungssteuergerätsHousing of the steering control unit
1414: Steuerungslogikcontrol logic
1515: MotorlagerschildMotor bearing shield
2020: elektrisch betätigbare Verriegelungsseinrichtungelectrically actuated locking device
2121: Aktuatoractuator
21a21a: SpuleKitchen sink
21b21b: SpuleKitchen sink
2222: Ankeranchor
2323: Eingriffselementengaging member
2424: Axialführungaxial guidance
2525: Endanschlagend stop
2626: Endanschlagend stop
2727: Ausnehmungrecess
2828: Ausnehmungrecess
2929: federbelasteter Druckkörperspring-loaded pressure body
3030: Eingriffseinrichtungengagement means
3131: Eingriffsöffnungengagement opening
3232: Scheibedisc
33 33: radiale Ausnehmungradial recess
3434: federelastischer Stiftelastic pen
3535: schraubenförmige Wicklunghelical winding
3636: Endlagenschalter bzw. -sensorLimit switch or sensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10392909 T5 [0003, 0003, 0004, 0012]

Claims

Electrically lockable vehicle steering system comprising: an electric motor ( 6 ) for generating a steering torque, a steering control device ( 11 ), and an electrically actuatable locking device ( 20 ) for locking the steering, characterized in that the steering control unit ( 11 ) in a housing ( 13 ) arranged on the electric motor ( 6 ), and the electrically actuable locking device ( 20 ) an actuator ( 21 ) contained in the housing ( 13 ) of the steering controller ( 11 ) is arranged.

Electrically lockable vehicle steering system according to claim 1, characterized in that a transmission ( 8th ) for transmitting a drive torque of the electric motor ( 6 ) to a handlebar ( 3 ) on a first side of the electric motor ( 6 ), and the housing ( 13 ) of the steering controller ( 11 ) with the actuator ( 21 ) of the electrically actuable locking device ( 20 ) on a first side opposite the second side of the electric motor ( 6 ) is arranged.

Electrically lockable vehicle steering system according to claim 1 or 2, characterized in that the electrically actuable locking device ( 20 ) by means of the actuator ( 21 ) displaceable engagement element ( 23 ) and an intervention openings ( 31 ) having engaging grip means ( 30 ), wherein the engagement device ( 30 ) within the electric motor ( 6 ) with a motor shaft ( 10 ) thereof is coupled or formed on this and for locking the steering the engagement element ( 23 ) with an engagement opening ( 31 ) of the engagement device ( 30 ) is engageable.

Electrically lockable vehicle steering system according to claim 3, characterized in that the engagement element ( 23 ) a spring-loaded pen ( 34 ) which, upon engagement with one of the engagement openings ( 31 ) the electric motor ( 6 ) latched, but not blocked, such that when overcoming a conditional by the latching moment of the resilient pin ( 34 ) into another of the intervention openings ( 31 ) jumps.

Electrically lockable vehicle steering system according to claim 4, characterized in that the torque caused by the locking is smaller than a torque caused by the locking mechanism ( 6 ) Provisionable moment.

Electrically lockable vehicle steering system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electrically actuable locking device ( 20 ) a single limit switch or sensor ( 36 ), which is a disengaged position of the engagement element ( 23 ) and in the housing ( 13 ) of the steering controller ( 11 ) is arranged.

Electrically lockable vehicle steering system according to one of claims 1 to 6, characterized in that a locking position of the electrically actuable locking device ( 20 ) by evaluating the engine torque and / or motor current of the electric motor ( 6 ) during a defined movement pulse of the electric motor ( 6 ) is detected.

Electrically lockable vehicle steering system according to one of claims 3 to 7, characterized in that the actuator ( 21 ) is designed as a magnetic actuator with locking in a locking position and a disengaged position of the engagement member.

Method for operating an electrically lockable vehicle steering, in particular a vehicle steering system according to one of the preceding claims, in which an actuator is activated to activate the locking ( 21 ) an electrically actuable locking device ( 20 ) is energized to an engagement element ( 23 ) thereof from a disengaged position. with an engagement opening ( 31 ) of an electric motor ( 6 ) of the steering, the electric motor ( 6 ) is rotated at a defined rotational speed and / or torque while the engine torque and / or the motor current is monitored for a significant increase, upon detection of such an increase the direction of rotation of the electric motor ( 6 ) is reversed and is monitored for a significant increase, is driven on detection of such a second increase of the engine in a no-load condition, and then the electric motor ( 6 ) and the electrically actuatable locking device ( 20 ) are de-energized.

Method for operating an electrically lockable vehicle steering, in particular a vehicle steering system according to one of the preceding claims, in which an actuator is deactivated to deactivate the lock ( 21 ) an electrically actuable locking device ( 20 ) is energized to an engagement element ( 23 ) to move the same from a locking position to a disengaged position, the reaching of the disengaged position is detected by means of a switch or sensor, the electric motor ( 6 ) is applied with a defined motion pulse and thereby the engine torque and / or the motor current is monitored for a significant increase, and in the absence of such an increase within a defined time interval and / or rotational angle range of the actuator ( 21 ) of the electrically actuable locking device ( 20 ) is de-energized.