DE102009058612B4 - Electromechanical vehicle steering - Google Patents

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Abstract

Elektromechanische Fahrzeuglenkung, umfassendein Lenkgetriebegehäuse (2),eine Zahnstange (3), die sich durch das Lenkgetriebegehäuse (2) erstreckt,einen Elektromotor (4), der über ein Getriebe (8) mit der Zahnstange (3) gekoppelt und in einem Motorraum (16) des Lenkgetriebegehäuses (2) aufgenommen ist,ein Lenkungssteuergerät (25) undeine Sperrvorrichtung (9), die in dem Lenkgetriebegehäuse (2) von der Außenseite desselben unzugänglich angeordnet ist, in einem aktivierten Zustand die Lenkung hemmt, und zur Überwachung mit dem Lenkungssteuergerät (25) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dassdas Lenkungssteuergerät (25) in einem Steuergerätraum (17) des Lenkgetriebegehäuses (2) angeordnet ist, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem Lenkungssteuergerät (25) und der Sperrvorrichtung (9) von außen unzugänglich ist, indem ein Lenkungssteuergerätgehäuse (18) den Steuergerätraum (17) des Lenkgetriebegehäuses (2) abdeckt, um die elektrische Verbindung zwischen der Sperrvorrichtung (9) und dem Lenkungssteuergerät (25) gegen Manipulationen zu schützen.Electromechanical vehicle steering system, comprising a steering gear housing (2), a rack (3) extending through the steering gear housing (2), an electric motor (4) coupled to the rack (3) via a gearbox (8) and located in an engine compartment ( 16) of the steering gear housing (2), a steering control unit (25) and a locking device (9), which is arranged in the steering gear housing (2) inaccessible from the outside thereof, inhibits the steering in an activated state, and for monitoring with the steering control unit (25) is electrically connected, characterized in that the steering control unit (25) is arranged in a control unit space (17) of the steering gear housing (2), the electrical connection between the steering control unit (25) and the locking device (9) being inaccessible from the outside, by a steering control unit housing (18) covering the control unit space (17) of the steering gear housing (2) to the electrical connection between the locking device protection (9) and the steering control unit (25) against manipulation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Fahrzeuglenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to an electromechanical vehicle steering system according to the preamble of patent claim 1.

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.Due to legal regulations, motor vehicles in the European Union must be equipped with a security device to prevent unauthorized use. In the armed position, the steering shall be capable of withstanding, under static conditions, a specified torque about the steering shaft axis in either direction, without damage endangering safety, or shall be provided with a mechanism to allow yielding or slipping, so that the system can operate either continuously or intermittently withstand a certain torque.

Aus dem Stand der Technik ist in diesem Zusammenhang eine Vielzahl mechanischer und elektronischer Systeme bekannt, mit denen eine Lenkung verriegelt werden kann.In this context, a large number of mechanical and electronic systems are known from the prior art, with which a steering system can be locked.

Mechanische Lenkungsverriegelungen werden üblicherweise in ein Zündanlassschloss des Fahrzeugs integriert, welches im oberen Bereich einer Lenksäule angeordnet ist. Durch eine Drehung eines in das Zündanlassschloss eingesteckten, passenden Schlüssels wird die Lenkung entriegelt. Aus verschiedenen Gründen wird neuerdings angestrebt, das Zündanlassschloss von der Lenksäule weg zu verlagern, was jedoch eine mechanische Verriegelung der Lenksäule erschwert.Mechanical steering locks are usually integrated into an ignition lock of the vehicle, which is arranged in the upper area of a steering column. The steering is unlocked by turning a suitable key inserted into the ignition lock. For various reasons, attempts have recently been made to move the ignition lock away from the steering column, which, however, makes mechanical locking of the steering column more difficult.

Bei Fahrzeugen, bei denen zur Inbetriebnahme kein mechanischer Schlüssel mehr erforderlich ist, das heißt zum Beispiel bei Fahrzeugen mit einem sogenannten Keyless-Go-System, kommt eine elektrische Sperrvorrichtung zur Lenkungsverriegelung zum Einsatz, bei der über einen elektrischen Aktuator eine bewegbare Komponente der Lenkung gegenüber einer stationären Komponente ver- und entriegelbar ist. In DE 10 2006 056 042 A1 wird eine elektromechanische Lenkung der eingangs genannten beschrieben, bei der die Sperrvorrichtung in einem Lenkgetriebegehäuse vorzugsweise zwischen einer Antriebswelle des Elektromotors und dem Lenkgetriebegehäuse angeordnet ist.In vehicles that no longer require a mechanical key to start up, i.e. in vehicles with a so-called keyless-go system, for example, an electrical locking device is used to lock the steering, in which a movable component of the steering is operated via an electrical actuator a stationary component can be locked and unlocked. In DE 10 2006 056 042 A1 describes an electromechanical steering system of the type mentioned in the introduction, in which the locking device is arranged in a steering gear housing, preferably between a drive shaft of the electric motor and the steering gear housing.

Weiterhin ist aus EP 1 308 356 B1 eine elektrisch verriegelbare Fahrzeuglenkung bekannt, bei der ein Elektromotor über ein Getriebe mit der Lenksäule oder einer Zahnstange gekoppelt ist. Die Sperrvorrichtung ist dabei zwischen dem Elektromotor und dem Getriebe angeordnet, während sich ein Lenkungssteuergerät an einer anderen Stelle im Fahrzeug befindet und Ansteuersignale für die Sperrvorrichtung erzeugt.Furthermore is off EP 1 308 356 B1 An electrically lockable vehicle steering system is known in which an electric motor is coupled to the steering column or a rack via a transmission. The locking device is arranged between the electric motor and the transmission, while a steering control unit is located at another location in the vehicle and generates control signals for the locking device.

Eine elektromechanische Fahrzeuglenkung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist aus DE 10 2008 026 612 A1 bekannt. Bei dieser wird eine im Lenkgetriebegehäuse angeordnete Lenkblockiereinheit durch ein außerhalb des Lenkgetriebegehäuses angeordnetes Lenkungssteuergerät angesteuert.An electromechanical vehicle steering according to the preamble of patent claim 1 is made DE 10 2008 026 612 A1 famous. In this case, a steering blocking unit arranged in the steering gear housing is controlled by a steering control unit arranged outside of the steering gear housing.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Fahrzeuglenkung zu schaffen, welche einen hohen Schutz gegen Manipulationen der Sperrvorrichtung bietet.Against this background, the invention is based on the object of creating an electromechanical vehicle steering system which offers a high level of protection against manipulation of the locking device.

Diese Aufgabe wird durch eine Fahrzeuglenkung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a vehicle steering system according to patent claim 1.

Hierdurch wird ein hoher Schutz der Sperrvorrichtung gegen Manipulationen erzielt. Die Sperreinrichtung kann weder durch einen Eingriff in die Signalübertragung noch durch einen einfachen mechanischen Eingriff außer Kraft gesetzt werden.This achieves a high level of protection for the locking device against manipulation. The blocking device cannot be overridden either by an intervention in the signal transmission or by a simple mechanical intervention.

Durch die Anordnung des Lenkungssteuergeräts einschließlich zugehöriger Leistungselektronik am bzw. im Lenkgetriebegehäuse sowie die Einbeziehung der Sperrvorrichtung in das Lenkgetriebegehäuse wird eine besonders kompakte Bauweise erzielt und die Anzahl der benötigten Bauteile gering gehalten. Insbesondere werden auch Dichtigkeits- und Kontaktprobleme vermieden, welche durch externe Leitungs- und Steckerverbindungen entstehen können. Entsprechende Bauteile können eingespart werden.The arrangement of the steering control unit including associated power electronics on or in the steering gear housing and the inclusion of the locking device in the steering gear housing achieves a particularly compact design and keeps the number of components required low. In particular, sealing and contact problems that can arise from external line and plug connections are also avoided. Corresponding components can be saved.

Ein für die Sperrvorrichtung üblicherweise vorhandenes eigenes Steuergerät und der diesbezügliche Fertigungs- und Montageaufwand können entfallen. Eine Überwachung der Sperrvorrichtung kann unmittelbar vom Lenkungssteuergerät übernommen werden.A separate control device that is usually present for the locking device and the associated manufacturing and assembly costs can be omitted. The steering control unit can monitor the locking device directly.

Im Vergleich zu Sperrvorrichtungen an der Lenksäule wird durch die Verlagerung in das Lenkgetriebegehäuse zudem eine Verbesserung der Crashsicherheit für die Fahrerposition im Fahrzeug erzielt.Compared to locking devices on the steering column, the relocation to the steering gear housing also improves crash safety for the driver's position in the vehicle.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.Advantageous configurations are specified in further patent claims.

Bevorzugt ist der Elektromotor koaxial zur Zahnstange angeordnet, so dass sich für das Lenkgetriebegehäuse eine besonders schlanke Bauweise ergibt.The electric motor is preferably arranged coaxially with the toothed rack, resulting in a particularly slim design for the steering gear housing.

Zur Hemmung der Lenkung umfasst die Sperrvorrichtung ein verlagerbares Verriegelungselement, das vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Zahnstange angeordnet ist. Die Sperrvorrichtung kann so besonders platzsparend im Lenkgetriebegehäuse untergebracht werden. Als im Wesentlichen parallel werden vorliegend Winkel von bis zu ± 15° zur Längsachse der Zahnstange verstanden.In order to inhibit the steering, the locking device comprises a displaceable locking element which is preferably arranged essentially parallel to the toothed rack. The locking device can be particularly space-saving in the steering gear houses to be housed. In the present case, angles of up to ±15° to the longitudinal axis of the toothed rack are understood to be essentially parallel.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sperrvorrichtung eine Betätigungseinrichtung, die mit dem Verriegelungselement zusammenwirkt, während das Lenkgetriebegehäuse eine Aussparung aufweist, in der die Betätigungseinrichtung aufgenommen ist. Dabei ist die Aussparung lediglich von einer Innenseite, jedoch nicht von einer Außenseite des Lenkgetriebegehäuses zugänglich. Dies ermöglicht einerseits einen einfachen Einbau der Sperrvorrichtung in das Lenkgetriebegehäuse, bietet andererseits jedoch einen ausreichenden Schutz gegen Manipulationen.According to an advantageous embodiment of the invention, the locking device comprises an actuating device which interacts with the locking element, while the steering gear housing has a recess in which the actuating device is accommodated. The recess is only accessible from an inside, but not from an outside of the steering gear housing. On the one hand, this makes it easy to install the locking device in the steering gear housing, but on the other hand it offers adequate protection against manipulation.

Im Hinblick auf eine besonders kompakte Bauweise ist die Betätigungseinrichtung der Sperrvorrichtung bevorzugt zwischen dem Motorraum und dem Steuergerätraum untergebracht.With regard to a particularly compact design, the actuating device of the locking device is preferably accommodated between the engine compartment and the control unit compartment.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die entsprechende Aussparung durch ein Dichtungselement verschlossen, welches die Sperrvorrichtung gleichzeitig im Lenkgetriebegehäuse fixiert. Durch die Funktionsintegration kann eine separate Befestigung und Abdichtung eingespart werden.According to a further advantageous embodiment, the corresponding recess is closed by a sealing element, which at the same time fixes the locking device in the steering gear housing. Thanks to the functional integration, separate fastening and sealing can be saved.

Das Dichtungselement bildet vorzugsweise einen Verbindungsabschnitt aus, durch den sich die Betätigungseinrichtung der Sperrvorrichtung mit dem Lenkungssteuergerät elektrisch verbindende Leiter erstrecken. Dies ermöglicht eine kabellose Kontaktierung der Sperrvorrichtung zum Lenkungssteuergerät.The sealing element preferably forms a connecting section through which conductors electrically connecting the actuating device of the locking device to the steering control device extend. This enables wireless contact between the locking device and the steering control unit.

Der Verbindungsabschnitt kann an einem freien Ende eine Steckkupplung ausbilden und über diese mit einer Leiterplatte des Lenkungssteuergeräts gekoppelt sein. Dies erleichtert die Montage beim Zusammenbau der Lenkung.The connecting section can form a plug-in coupling at a free end and can be coupled via this to a circuit board of the steering control device. This facilitates assembly when assembling the steering.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Lenkungssteuergerätgehäuse an dem Lenkgetriebegehäuse befestigt und verschließt einen Steuergerätraum des Lenkgetriebegehäuses. Hierdurch bleibt das Lenkgetriebegehäuse einfach herstellbar, während die Sperrvorrichtung über den Steuergerätraum unproblematisch innerhalb des Lenkgetriebegehäuses montiert und mit dem Lenkungssteuergerät verbunden werden kann.According to a further advantageous embodiment of the invention, a steering control unit housing is attached to the steering gear housing and closes a control unit space of the steering gear housing. As a result, the steering gear housing remains easy to manufacture, while the locking device can be easily mounted inside the steering gear housing and connected to the steering control device via the control unit space.

Weiterhin kann zu Erleichterung der Kopplung des Elektromotors mit dem Lenkungssteuergerät in dem Steuergerätraum eine Motoranschlussplatte angeordnet sein, die an dem Lenkgetriebegehäuse befestigt ist und mit der Leiterplatte des Lenkungssteuergeräts, beispielsweise über eine Steckkupplung parallel zur Sperreinrichtung, elektrisch verbunden ist.Furthermore, to facilitate the coupling of the electric motor to the steering control unit, a motor connection plate can be arranged in the control unit compartment, which is attached to the steering gear housing and is electrically connected to the circuit board of the steering control unit, for example via a plug-in coupling parallel to the locking device.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Sperrvorrichtung ein Eingriffselement, das zur Hemmung der Lenkung mit dem verlagerbaren Verriegelungselement zusammenwirkt, und das an einer Hohlwelle des Elektromotors ausgebildet oder drehfest angeordnet ist. Durch die Anordnung an der Motorwelle sind aufgrund der Getriebeuntersetzung in der Lenkung geringere Kräfte als an der Lenksäule erforderlich, um einem bestimmten Drehmoment um die Lenksäulenachse standzuhalten. Die Sperrvorrichtung kann daher am Motor besonders kompakt ausgeführt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the locking device comprises an engagement element which interacts with the displaceable locking element to inhibit the steering and which is formed on a hollow shaft of the electric motor or arranged in a rotationally fixed manner. Due to the arrangement on the motor shaft, lower forces are required in the steering than on the steering column due to the gear reduction in order to withstand a certain torque around the steering column axis. The locking device can therefore be designed to be particularly compact on the engine.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

  • 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer elektromechanischen Lenkung nach der Erfindung,
  • 2 eine schematische Ansicht der Sperrvorrichtung in freigestellter Form,
  • 3 eine Schnittansicht der Sperrvorrichtung im eingebauten Zustand,
  • 4 eine Ansicht des Steuergeräteraums mit eingelegter Sperrvorrichtung,
  • 5 eine weitere Ansicht des Steuergeräteraums nach Einbau des Dichtelements,
  • 6 eine Ansicht der Kontaktierung der Leiterplatte des Lenkungssteuergeräts, und in
  • 7 eine Dichtung des Dichtelements.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment illustrated in the drawing. The drawing shows in:
  • 1 a side view of an embodiment of an electromechanical steering system according to the invention,
  • 2 a schematic view of the locking device in an optional form,
  • 3 a sectional view of the locking device when installed,
  • 4 a view of the control unit compartment with the locking mechanism engaged,
  • 5 another view of the control unit compartment after installing the sealing element,
  • 6 a view of the contacting of the circuit board of the steering control unit, and in
  • 7 a seal of the sealing element.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine elektromechanische Fahrzeuglenkung 1 für ein Personenkraftfahrzeug. Die Fahrzeuglenkung 1 umfasst ein Lenkgetriebegehäuse 2, in dem eine Zahnstange 3 axial bewegbar aufgenommen ist. An den Enden der Zahnstange 3 koppeln zwei nicht näher dargestellte Spurstangen gelenkig an, die zu lenkbaren Rädern des Fahrzeugs führen. In das Lenkgetriebegehäuse 2 leitet eine nicht näher dargestellte Lenksäule mit einem Lenkungsritzel, das mit einen Verzahnungsabschnitt der Zahnstange 3 kämmt, um einen fahrerseitig an einer Lenkungshandhabe aufgebrachten Lenkbefehl in eine Axialbewegung der Zahnstange 3 zu übersetzen.The exemplary embodiment shows an electromechanical vehicle steering system 1 for a passenger vehicle. The vehicle steering system 1 includes a steering gear housing 2 in which a toothed rack 3 is accommodated so as to be axially movable. At the ends of the toothed rack 3, two tie rods (not shown) couple in an articulated manner, which lead to the steerable wheels of the vehicle. A steering column (not shown) with a steering pinion that meshes with a toothed section of the rack 3 leads into the steering gear housing 2 in order to translate a steering command applied to a steering handle by the driver into an axial movement of the rack 3 .

Die Fahrzeuglenkung 1 umfasst weiterhin einen den Fahrer beim Lenken unterstützenden Elektromotor 4, der koaxial zu der Zahnstange 3 angeordnet ist. Der Elektromotor 4 weist einen gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse 2 festgelegten Stator 5 auf, sowie einen radial innenliegenden Rotor 6 an einer Hohlwelle 7, durch welche sich die Zahnstange 3 hindurch erstreckt. Die Hohlwelle 7 ist im Lenkgetriebegehäuse 2 drehbar gelagert. Zur Umsetzung der Drehbewegung des Rotors 6 bzw. der Hohlwelle 7 in eine Axialbewegung der Zahnstange 3 dient ein Getriebe 8, das einen Kugelgewindetrieb enthalten kann, wie es beispielsweise aus der DE 103 36 856 A1 bekannt ist.The vehicle steering system 1 also includes an electric motor 4 which assists the driver in steering and which is arranged coaxially with the toothed rack 3 . The electric motor 4 has a stator 5 which is fixed relative to the steering gear housing 2 and a stator 5 which is located radially on the inside Rotor 6 on a hollow shaft 7, through which the rack 3 extends. The hollow shaft 7 is rotatably mounted in the steering gear housing 2 . To convert the rotational movement of the rotor 6 and the hollow shaft 7 in an axial movement of the rack 3 is a gear 8, which may contain a ball screw, as for example from the DE 103 36 856 A1 is known.

In dem Lenkgetriebegehäuse 2 ist eine elektrisch betätigbare Sperrvorrichtung 9 untergebracht. Diese umfasst ein linear verlagerbares Verriegelungselement 10, eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinrichtung 11, sowie ein Eingriffselement 12. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verriegelungselement 10 als Bolzen ausgeführt, der durch Bestromen der Betätigungseinrichtung 11 hin und her bewegt werden kann. Dabei stützt sich das Verriegelungselement 10 über die Betätigungseinrichtung 11 am Lenkgetriebegehäuse 2 ab.In the steering gear housing 2, an electrically operated locking device 9 is housed. This includes a linearly displaceable locking element 10, an electrically controllable actuating device 11 and an engagement element 12. In the exemplary embodiment shown, the locking element 10 is designed as a bolt which can be moved back and forth by energizing the actuating device 11. The locking element 10 is supported on the steering gear housing 2 via the actuating device 11 .

Das Eingriffselement 12 ist an der Hohlwelle 7 des Elektromotors 4 vorgesehen und weist eine Vielzahl von Eingriffsausnehmungen 13 auf. Zur Hemmung der Lenkung wird das Verriegelungselement 10 ausgefahren, bis dieses mit einer der Eingriffsausnehmungen 13 des Eingriffselements 12 in Eingriff gelangt. Die Hohlwelle 7 ist so an einem Drehen gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse 2 gehindert, wodurch aufgrund der Zwangskopplung über das Getriebe 8 die Zahnstange 3 und die Lenkungshandhabe derart gehemmt sind, dass das Fahrzeug unfahrbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Eingriffselement 12 eine Zahnscheibe, die an der Hohlwelle 7, gegebenenfalls auch an dem Rotor 6, befestigt ist. Es ist jedoch auch möglich, Eingriffsausnehmungen 13 unmittelbar an einer drehenden Komponente des Elektromotors 4 auszubilden.The engagement element 12 is provided on the hollow shaft 7 of the electric motor 4 and has a multiplicity of engagement recesses 13 . To inhibit the steering, the locking element 10 is extended until it comes into engagement with one of the engagement recesses 13 of the engagement element 12 . The hollow shaft 7 is thus prevented from rotating relative to the steering gear housing 2, as a result of which, due to the forced coupling via the gear 8, the toothed rack 3 and the steering handle are blocked in such a way that the vehicle cannot be driven. In the exemplary embodiment shown, the engagement element 12 is a toothed disc which is fastened to the hollow shaft 7 and, if appropriate, also to the rotor 6 . However, it is also possible to form engagement recesses 13 directly on a rotating component of the electric motor 4 .

Das Verriegelungselement 10 ist sowohl in seiner Eingriffsstellung mit dem Eingriffselement 12 als auch in einer definierten Außereingriffsstellung durch Sicherungsmittel gehalten. Diese können in einer mechanischen und/oder magnetischen Verrastung bestehen. Dazu können beispielsweise Permanentmagnete vorgesehen sein, die mit dem Verriegelungselement 10 zusammenwirken. Die Aktuatorkraft der Betätigungseinrichtung 11 ist so groß, dass die entsprechenden Haltekräfte der Sicherungsmittel beim Ver- und Entriegeln der Sperrvorrichtung 9 überwunden werden können.The locking element 10 is held both in its engaged position with the engagement element 12 and in a defined disengaged position by securing means. These can consist of mechanical and/or magnetic latching. For this purpose, for example, permanent magnets can be provided which interact with the locking element 10 . The actuator force of the actuating device 11 is so great that the corresponding holding forces of the securing means when locking and unlocking the locking device 9 can be overcome.

Zur Vermeidung einer Überbelastung von Bauteilen der Lenkung im verriegelten Zustand kann ein Überlastschutz vorgesehen werden. Vorliegend ist ein beispielhaft ein Rencolring 14 zwischen dem Eingriffselement 12 und der Hohlwelle dargestellt. Jedoch können auch andere, dem Fachmann bekannte Überlastschutzvorrichtungen zum Einsatz kommen, die an definierter Stelle brechen und die Lenkung unbedienbar machen, wenn im verriegelten Zustand ein unbefugter Benutzer versucht, die Lenkungshandhabe mit Gewalt zu betätigen.Overload protection can be provided to avoid overloading components of the steering system in the locked state. In the present example, a Rencol ring 14 is shown between the engagement element 12 and the hollow shaft. However, other overload protection devices known to those skilled in the art can also be used, which break at a defined point and make the steering unusable if, in the locked state, an unauthorized user attempts to use force on the steering handle.

Um den Durchmesser des Lenkgetriebegehäuses 2 klein zu halten, sind das Verriegelungselement 10 und die Betätigungseinrichtung 11 so angeordnet, dass der Bewegungshub des Verriegelungselement 10 im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Zahnstange 3 erfolgt, wobei Winkelabweichungen von bis zu 15° problemlos möglich sind.In order to keep the diameter of the steering gear housing 2 small, the locking element 10 and the actuating device 11 are arranged in such a way that the movement stroke of the locking element 10 is essentially parallel to the longitudinal axis of the toothed rack 3, with angular deviations of up to 15° being possible without any problems.

Die vorliegend mit Hubmagnet dargestellte elektrisch betätigbare Sperrvorrichtung 9 ist in dem Lenkgetriebegehäuse 2 von der Außenseite desselben unzugänglich angeordnet und damit gegen mechanische Manipulationen von außen geschützt. Es ist somit nicht möglich, bei im Fahrzeug eingebauter Lenkung unmittelbar auf die elektrisch betätigbare Sperrvorrichtung 9 zuzugreifen. Um zu der Sperrvorrichtung 9 zu gelangen, müsste vielmehr die Lenkung auseinandergebaut werden, so dass die Sperrvorrichtung 9 am Fahrzeug praktisch unzugänglich ist. Die Betätigungseinrichtung 11 der Sperrvorrichtung 9 sitzt in einer innenseitigen Ausnehmung 15 des Lenkgetriebegehäuses 2 zwischen einem Motorraum 16, der den Elektromotor 4 aufnimmt, und einem Steuergerätraum 17, der durch ein Lenkungssteuergerätgehäuse 18 verschlossen ist. Eine Durchgriffsöffnung 19, die radial außenseitig an einem Lager 20 der Hohlwelle 7 vorbeigeführt ist, gestattet eine Verlagerung des in die Betätigungseinrichtung 11 eintauchenden Verriegelungselements 10 in den Motorraum 16 zum Zweck des Eingriffs mit dem Eingriffselement 12.The electrically actuable locking device 9, shown here with a lifting magnet, is arranged in the steering gear housing 2 so that it is inaccessible from the outside thereof and is therefore protected against mechanical manipulation from the outside. It is therefore not possible to access the electrically actuatable locking device 9 directly when the steering is installed in the vehicle. Rather, to get to the locking device 9, the steering would have to be disassembled, so that the locking device 9 on the vehicle is practically inaccessible. The actuating device 11 of the locking device 9 sits in a recess 15 on the inside of the steering gear housing 2 between a motor compartment 16 which accommodates the electric motor 4 and a control unit compartment 17 which is closed off by a steering control unit housing 18 . A reach-through opening 19, which is guided past a bearing 20 of the hollow shaft 7 radially on the outside, allows the locking element 10, which dips into the actuating device 11, to be displaced into the engine compartment 16 for the purpose of engaging with the engagement element 12.

Nach Einlegen der Einheit aus Betätigungseinrichtung 11 und Verriegelungselement 10 in die Aussparung 15 wird diese zum Steuergerätraum 17 hin durch ein Dichtungselement 21 verschlossen. Das Dichtungselement 21 legt dabei gleichzeitig die Sperrvorrichtung 9 bzw. die Einheit aus Betätigungseinrichtung 11 und Verriegelungselement 10 im Lenkgetriebegehäuse 2 fest. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 21 als Platte 22 ausgeführt, welche mittels einer umlaufenden Dichtung 23 die Aussparung 15 gegen den Steuergeräteraum 17 abdichtet.After inserting the unit consisting of the actuating device 11 and the locking element 10 into the recess 15 , this is closed off from the control unit space 17 by a sealing element 21 . At the same time, the sealing element 21 fixes the locking device 9 or the unit made up of the actuating device 11 and the locking element 10 in the steering gear housing 2 . In the exemplary embodiment shown, the sealing element 21 is designed as a plate 22 which seals the recess 15 against the control unit chamber 17 by means of a peripheral seal 23 .

An dem Dichtungselement 21 ist ein Verbindungsabschnitt 24 angeformt, durch den die Betätigungseinrichtung 11 der Sperrvorrichtung 9 mit einem Lenkungssteuergerät 25 elektrisch verbunden ist. In den Verbindungsabschnitt 24 sind entsprechend elektrische Leiter integriert.A connecting section 24 is formed on the sealing element 21 , by means of which the actuating device 11 of the locking device 9 is electrically connected to a steering control unit 25 . Corresponding electrical conductors are integrated into the connecting section 24 .

Das Lenkungsteuergerät 25 ist mit einer Leiterplatte 26 verbunden, welche im Lenkungssteuergerätgehäuse 18 angeordnet ist und zu dem Steuergerätraum 17 weist oder sich in diesen erstreckt. Zum einfachen Anschluss ist der Verbindungsabschnitt 24 des Dichtungselements 21 an einem freien Ende als Steckkupplung 27 ausgebildet und über diese mit der Leiterplatte 26 des Lenkungssteuergeräts 25 gekoppelt. Da das Lenkungssteuergerätgehäuse 18 den Steuergerätraum 17 des Lenkgetriebegehäuses 2 abdeckt, ist die elektrische Verbindung zwischen der Sperrvorrichtung 9 und dem Lenkungssteuergerät 25 von außen unzugänglich und damit gegen Manipulationen geschützt.The steering control unit 25 is connected to a printed circuit board 26 which is arranged in the steering control unit housing 18 and to the control equipment compartment 17 has or extends into it. For easy connection, the connecting section 24 of the sealing element 21 is designed as a plug-in coupling 27 at a free end and is coupled to the printed circuit board 26 of the steering control unit 25 via this. Since the steering control unit housing 18 covers the control unit space 17 of the steering gear housing 2, the electrical connection between the locking device 9 and the steering control unit 25 is inaccessible from the outside and is therefore protected against manipulation.

In dem Steuergerätraum 17 ist weiterhin eine mit dem Elektromotor 4 verbundene Motoranschlussplatte 28 angeordnet. Diese ist an dem Lenkgetriebegehäuse 2 befestigt und mit der Leiterplatte 26 des Lenkungssteuergeräts 25 elektrisch verbunden. Auch hier kann eine Steckkupplung vorgesehen sein.A motor connection plate 28 connected to the electric motor 4 is also arranged in the control unit space 17 . This is attached to the steering gear housing 2 and electrically connected to the printed circuit board 26 of the steering control unit 25 . A plug-in coupling can also be provided here.

Bei der Montage der Lenkung werden zunächst der Rencolring 14 und das Eingriffselement 12 an der Hohlwelle 7 befestigt. Anschließend wird die Hohlwelle 7 im Lenkgetriebegehäuse 2 montiert. Die Einheit aus Betätigungseinrichtung 11 und Verriegelungselement 10 wird von der Seite des Steuergerätraums 17 in die Ausnehmung 15 eingesetzt und mittels des Dichtungselements 21 im Lenkgetriebegehäuse 2 festgelegt. Gleichzeitig wird die Verbindung zwischen Motorraum 16 und Steuergerätraum 17 durch das Dichtungselement 21 abgedichtet. When assembling the steering, the Rencol ring 14 and the engagement element 12 are first attached to the hollow shaft 7 . The hollow shaft 7 is then mounted in the steering gear housing 2. The unit consisting of the actuating device 11 and the locking element 10 is inserted into the recess 15 from the side of the control unit space 17 and fixed in the steering gear housing 2 by means of the sealing element 21 . At the same time, the connection between the engine compartment 16 and the control unit compartment 17 is sealed by the sealing element 21 .

Danach werden das Lenkungssteuergerät 25 und das Lenkungssteuergerätgehäuse 18 montiert, wodurch der Steuergerätraum 17 nach außen verschlossen wird. Die Ausnehmung 15 und das Dichtungselement 21 sind damit von außen nicht ohne weiteres zugänglich, so dass die Betätigungseinrichtung 11 und das Verriegelungselement 10 schwer zu erreichen und damit geschützt sind. Während der Montage des Lenkungssteuergeräts 25 erfolgt gleichzeitig die elektrische Kontaktierung des Elektromotors 4 und der elektrisch betätigbaren Sperrvorrichtung 9 mittels der gemeinsamen Leiterplatte 26.Thereafter, the steering control device 25 and the steering control device housing 18 are assembled, whereby the control device space 17 is closed to the outside. The recess 15 and the sealing element 21 are therefore not readily accessible from the outside, so that the actuating device 11 and the locking element 10 are difficult to reach and are therefore protected. During the assembly of the steering control unit 25, the electric motor 4 and the electrically actuatable locking device 9 are simultaneously electrically contacted by means of the common printed circuit board 26.

Die vorstehend erläuterte elektrisch verriegelbare Fahrzeuglenkung zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise sowie im Hinblick auf die Bereitstellung einer Sicherungseinrichtung gegen eine unbefugte Benutzung durch eine geringe Bauteilanzahl aus. Durch die Anordnung der Sperrvorrichtung 9 im Lenkgetriebegehäuse 2 wird die Crashsicherheit verbessert, da eine Lenkradverriegelung im Bereich der Lenksäule entfallen kann. Zudem kann das Getriebe 8 zwischen Motor 4 und Zahnstange 3 genutzt werden, um die an der Sperrvorrichtung 9 in verriegeltem Zustand wirkenden Haltekräfte zur Abstützung eines Drehmoments um die Lenksäule gering zu halten.The electrically lockable vehicle steering system explained above is characterized by a compact design and, with regard to the provision of a security device against unauthorized use, by a small number of components. The arrangement of the locking device 9 in the steering gear housing 2 improves crash safety since there is no need for a steering wheel lock in the area of the steering column. In addition, the transmission 8 between the motor 4 and the rack 3 can be used to keep the holding forces acting on the locking device 9 in the locked state low to support a torque around the steering column.

Vorliegend ist die Sperrvorrichtung 9 von der Außenseite des Lenkgetriebegehäuses 2 nicht ohne weiteres erreichbar. Zudem ist die elektrische Ansteuerung im Lenkgetriebegehäuse 2 geschützt und damit für Manipulationen ebenfalls nicht zugänglich. Durch die Einbeziehung in der Ansteuerung der Sperrvorrichtung 9 in die vorhandene Elektronik der Lenkung entfällt ein separates Steuergerät für die Sperrvorrichtung 9.In the present case, the locking device 9 cannot be easily reached from the outside of the steering gear housing 2 . In addition, the electrical control in the steering gear housing 2 is protected and therefore also not accessible for manipulation. A separate control unit for the locking device 9 is no longer required due to the inclusion in the control of the locking device 9 in the existing electronics of the steering system.

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 was explained in more detail above using an exemplary embodiment. However, it is not limited to this, but includes all configurations defined by the patent claims.

BezugszeichenlisteReference List

11
Fahrzeuglenkungvehicle steering
22
Lenkgetriebegehäusesteering gear housing
33
Zahnstangerack
44
Elektromotorelectric motor
55
Statorstator
66
Rotorrotor
77
Hohlwellehollow shaft
88th
Untersetzungsgetriebereduction gear
99
Sperrvorrichtunglocking device
1010
Verriegelungselementlocking element
1111
Betätigungseinrichtungactuating device
1212
Eingriffselementengagement element
1313
Eingriffsausnehmungengagement recess
1414
RencolringRencolring
1515
Ausnehmungrecess
1616
Motorraumengine compartment
1717
Steuergerätraumcontrol room
1818
Lenkungssteuergerätgehäusesteering control unit housing
1919
Durchgriffsöffnungaccess opening
2020
Lagerwarehouse
2121
Dichtungselementsealing element
2222
Platteplate
2323
Dichtungpoetry
2424
Verbindungsabschnittconnection section
2525
Lenkungsteuergerätsteering control unit
2626
Leiterplattecircuit board
2727
Steckkupplungplug-in coupling
2828
Motoranschlussplattemotor connection plate

Claims (11)

Elektromechanische Fahrzeuglenkung, umfassend ein Lenkgetriebegehäuse (2), eine Zahnstange (3), die sich durch das Lenkgetriebegehäuse (2) erstreckt, einen Elektromotor (4), der über ein Getriebe (8) mit der Zahnstange (3) gekoppelt und in einem Motorraum (16) des Lenkgetriebegehäuses (2) aufgenommen ist, ein Lenkungssteuergerät (25) und eine Sperrvorrichtung (9), die in dem Lenkgetriebegehäuse (2) von der Außenseite desselben unzugänglich angeordnet ist, in einem aktivierten Zustand die Lenkung hemmt, und zur Überwachung mit dem Lenkungssteuergerät (25) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkungssteuergerät (25) in einem Steuergerätraum (17) des Lenkgetriebegehäuses (2) angeordnet ist, wobei die elektrische Verbindung zwischen dem Lenkungssteuergerät (25) und der Sperrvorrichtung (9) von außen unzugänglich ist, indem ein Lenkungssteuergerätgehäuse (18) den Steuergerätraum (17) des Lenkgetriebegehäuses (2) abdeckt, um die elektrische Verbindung zwischen der Sperrvorrichtung (9) und dem Lenkungssteuergerät (25) gegen Manipulationen zu schützen.Electromechanical vehicle steering system comprising a steering gear housing (2), a rack (3) extending through the steering gear housing (2), an electric motor (4) coupled to the rack (3) via a gearbox (8) and in an engine compartment (16) of the steering gear housing (2), a steering control unit (25) and a locking device (9), which is arranged in the steering gear housing (2) inaccessibly from the outside thereof, inhibits the steering in an activated state, and for monitoring with is electrically connected to the steering control unit (25), characterized in that the steering control unit (25) is arranged in a control unit compartment (17) of the steering gear housing (2), the electrical connection between the steering control unit (25) and the locking device (9) being made from the outside is inaccessible by a steering control unit housing (18) covering the control unit space (17) of the steering gear housing (2) to the electrical connection between the Spe rr device (9) and the steering control unit (25) to protect against manipulation. Elektromechanische Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4) koaxial zur Zahnstange (3) angeordnet ist.Electromechanical vehicle steering claim 1 , characterized in that the electric motor (4) is arranged coaxially to the rack (3). Elektromechanische Fahrzeuglenkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (9) ein im Wesentlichen parallel zur Zahnstange (3) verlagerbares Verriegelungselement (10) aufweist.Electromechanical vehicle steering claim 1 or 2 , characterized in that the locking device (9) has a locking element (10) which can be displaced essentially parallel to the toothed rack (3). Elektromechanische Fahrzeuglenkung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (9) ein Eingriffselement (12) umfasst, das zur Hemmung der Lenkung mit dem verlagerbaren Verriegelungselement (10) zusammenwirkt, und das an einer Hohlwelle (7) des Elektromotors (4) ausgebildet oder drehfest angeordnet ist.Electromechanical vehicle steering claim 3 , characterized in that the locking device (9) comprises an engagement element (12) which interacts with the displaceable locking element (10) to inhibit the steering and which is formed on a hollow shaft (7) of the electric motor (4) or is arranged in a rotationally fixed manner. Elektromechanische Fahrzeuglenkung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (9) eine Betätigungseinrichtung (11) umfasst, die mit dem Verriegelungselement (10) zusammenwirkt, das Lenkgetriebegehäuse (2) eine Aussparung (15) aufweist, in der die Betätigungseinrichtung (11) aufgenommen ist, wobei die Aussparung (15) lediglich von einer Innenseite, jedoch nicht von einer Außenseite des Lenkgetriebegehäuses (2) zugänglich ist.Electromechanical vehicle steering claim 3 or 4 , characterized in that the locking device (9) comprises an actuating device (11) which interacts with the locking element (10), the steering gear housing (2) has a recess (15) in which the actuating device (11) is accommodated, the Recess (15) is only accessible from an inside, but not from an outside of the steering gear housing (2). Elektromechanische Fahrzeuglenkung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (15) zwischen dem Motorraum (16) und dem Steuergerätraum (17) angeordnet ist.Electromechanical vehicle steering claim 5 , characterized in that the recess (15) is arranged between the engine compartment (16) and the control unit compartment (17). Elektromechanische Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Steuergerätraum (17) eine Motoranschlussplatte (28) angeordnet, an dem Lenkgetriebegehäuse (2) befestigt und mit einer Leiterplatte (26) des Lenkungssteuergeräts (25) elektrisch verbunden ist.Electromechanical vehicle steering according to one of Claims 5 or 6 , characterized in that a motor connection plate (28) is arranged in the control unit space (17), is fastened to the steering gear housing (2) and is electrically connected to a printed circuit board (26) of the steering control unit (25). Elektromechanische Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (15) durch ein Dichtungselement (21) verschlossen ist, welches die Sperrvorrichtung (9) im Lenkgetriebegehäuse (2) fixiert.Electromechanical vehicle steering according to one of Claims 5 until 7 , characterized in that the recess (15) is closed by a sealing element (21) which fixes the locking device (9) in the steering gear housing (2). Elektromechanische Fahrzeuglenkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (21) einen Verbindungsabschnitt (24) ausbildet, durch den die Betätigungseinrichtung (11) mit dem Lenkungssteuergerät (25) elektrisch verbunden ist.Electromechanical vehicle steering claim 8 , characterized in that the sealing element (21) forms a connecting portion (24) through which the actuating device (11) is electrically connected to the steering control device (25). Elektromechanische Fahrzeuglenkung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (24) an einem freien Ende eine Steckkupplung (27) ausbildet und über diese mit der Leiterplatte (26) des Lenkungssteuergeräts (25) gekoppelt ist.Electromechanical vehicle steering claim 9 , characterized in that the connecting section (24) forms a plug-in coupling (27) at a free end and is coupled via this to the printed circuit board (26) of the steering control unit (25). Elektromechanische Fahrzeuglenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkungssteuergerätgehäuse (18) an dem Lenkgetriebegehäuse (2) befestigt ist und den Steuergerätraum (17) des Lenkgetriebegehäuses (2) verschließt.Electromechanical vehicle steering according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that the steering control unit housing (18) is attached to the steering gear housing (2) and the control unit space (17) of the steering gear housing (2) closes.
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