DE102014004733A1

DE102014004733A1 - Steering device for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102014004733A1
Application number: DE201410004733
Authority: DE
Inventors: Arthur Frick
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2014-09-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung (25) für ein Kraftfahrzeug, – mit einem Lenkrad (8), – mit einem Lenkgetriebe (1), umfassend: – eine erste und eine zweite Antriebswelle, – eine entlang einer axialen Richtung (A) zwischen einer ersten, zweiten und dritten axialen Position verstellbare und mit den beiden Antriebswellen zusammenwirkende Hohlwelle, – wobei die Hohlwelle in der ersten Position mit der ersten Antriebswelle antriebsverbunden ist, nicht jedoch mit der zweiten Antriebswelle und wobei die Hohlwelle (5) in der zweiten Position sowohl mit der ersten Antriebswelle (2a) also auch mit der zweiten Antriebswelle antriebsverbunden ist und wobei die Hohlwelle (5) in der dritten Position mit der zweiten Antriebswelle antriebsverbunden ist, nicht jedoch mit der ersten Antriebswelle, – mit einer ersten Kopplungseinrichtung (26a), mittels welcher das Lenkrad (8) mit der ersten Antriebswelle antriebsverbunden ist, – mit einer zweiten Kopplungseinrichtung (26b), mittels welcher das Lenkrad (8) mit der zweiten Antriebswelle antriebsverbunden ist.The invention relates to a steering device (25) for a motor vehicle, - with a steering wheel (8), - with a steering gear (1), comprising: - a first and a second drive shaft, - one along an axial direction (A) between a first , second and third axial position adjustable and cooperating with the two drive shafts hollow shaft, - wherein the hollow shaft is drivingly connected to the first drive shaft in the first position, but not to the second drive shaft and the hollow shaft (5) in the second position to both the first drive shaft (2a) is also drive-connected to the second drive shaft and wherein the hollow shaft (5) is drive-connected in the third position to the second drive shaft, but not to the first drive shaft, - with a first coupling device (26a), by means of which the Steering wheel (8) is drivingly connected to the first drive shaft, - with a second coupling device (26b), by means of which the Steering wheel (8) is drivingly connected to the second drive shaft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lenkeinrichtung.The invention relates to a steering device for a motor vehicle and a motor vehicle with such a steering device.

Lenksysteme, bei welchen zwischen dem Lenkrad und dem Kopplungseinrichtung keine mechanische Verbindung besteht, werden in der Fahrzeugtechnik unter dem Begriff der „Steer-by-Wire”-System zusammengefasst. Ein gemäß dem Stand der Technik konventionelles Steer-By-Wire-System realisiert die Kopplung des Lenkrads mit dem Kopplungseinrichtung auf elektronischem Wege, indem ein vom Fahrer des Fahrzeugs mit Hilfe des Lenkrads vorgegebener Soll-Lenkwinkel an eine elektronische Steuerungseinheit übertragen wird, welche mit Hilfe eines elektrisch betriebenen Aktuators die Spurstange der Lenkung derart verstellt, dass die durch die Lenkung verstellbaren Fahrzeugräder den gewünschten Soll-Lenkwinkel einnehmen.Steering systems in which there is no mechanical connection between the steering wheel and the coupling device are summarized in the automotive industry under the term of the "steer-by-wire" system. A conventional steer-by-wire system according to the prior art implements the coupling of the steering wheel with the coupling device electronically by transmitting a desired steering angle predetermined by the driver of the vehicle with the aid of the steering wheel to an electronic control unit which uses an electrically operated actuator, the steering rod of the steering adjusted such that the adjustable by the steering wheels of the vehicle take the desired target steering angle.

Als wesentliche Anforderung an ein solches, herkömmliches Steer-by-Wire-Lenksystem erweist sich dessen hohe Betriebssicherheit im Praxiseinsatz in einem Kraftfahrzeug, da ein fehlerbedingter Ausfall der elektronischen Komponenten einem aus Sicherheitsaspekten heraus nicht tolerierbarem Totalausfall des Lenksystems gleichzusetzten ist. Konventionelle Lenkgetriebe, die auf der oben vorgestellten „Steer-by-Wire”-Technik basieren, sind daher typischerweise redundant ausgelegt, was bedeutet, dass alle sicherheitskritischen Bauteile wenigstens zweifach ausgelegt sind. Im Falle eines fehlerbedingten Versagens eines bestimmten Bauteils kann dessen Funktion somit von dessen baugleichem Gegenstück übernommen werden.As an essential requirement of such a conventional steer-by-wire steering system proves its high reliability in practical use in a motor vehicle, since an error-related failure of the electronic components is equal to a safety issues out tolerable total failure of the steering system. Conventional steering gears based on the "steer-by-wire" technique presented above are therefore typically designed to be redundant, which means that all safety-critical components are designed at least twice. In the case of a fault-related failure of a particular component whose function can thus be taken over by its identical counterpart.

Vor diesem Hintergrund beschreibt die DE 199 52 227 B4 ein Verfahren zur Steuerung einer Kraftfahrzeug-Lenkung mit einem Lenkrad, wobei eine Steuerung mit Stellantrieben für einen Radwinkelstellantrieb vorgesehen ist, welche bei Bedarf den Lenkvorgang autonom unabhängig von einer Bedienperson des Lenkrads durchführt. Mit Hilfe einer Kupplung kann bei Ausfall eines Stellantriebs eine mechanische oder hydraulische Kopplung zwischen dem Lenkrad und dem Radwinkelstellantrieb hergestellt werden.Against this background describes the DE 199 52 227 B4 a method for controlling a motor vehicle steering with a steering wheel, wherein a controller is provided with actuators for a Radwinkelstellantrieb which autonomously performs the steering operation independently of an operator of the steering wheel when needed. With the help of a clutch mechanical or hydraulic coupling between the steering wheel and the Radwinkelstellantrieb can be made in case of failure of an actuator.

Die DE 100 39 170 B4 beschreibt ein Lenksystem mit einem Kugelgewindetrieb, der eine durchgehende Lenkspindel besitzt. Mittels zweier redundant ausgeführter Stelleinheiten lässt sich die Position der Lenkspindel translatorisch verstellen.The DE 100 39 170 B4 describes a steering system with a ball screw, which has a continuous steering spindle. The position of the steering spindle can be translationally adjusted by means of two redundant actuators.

EP 2 192 023 A1 offenbart eine elektromechanische Servolenkung mit Kugelgewindetrieb, bei welcher ein Reduziergetriebe vorgesehen ist, mittels welchem das zum Antreiben einer Kugelgewindespindel des Kugelgewindetriebs erforderliche Antriebsdrehmoment verringert werden kann. EP 2 192 023 A1 discloses an electromechanical power steering with ball screw, in which a reduction gear is provided, by means of which the driving torque required for driving a ball screw of the ball screw can be reduced.

Als problematisch bei solchen, redundant ausgestalteten Lenkeinrichtungen erweisen sich jedoch die mit einer solchen Bauart typischerweise verbundenen, gegenüber nicht-redundanten Lenkeinrichtungen erheblich erhöhten Herstellungskosten, da alle für die Fahrsicherheit relevanten Komponenten zweifach vorgesehen werden müssen.As problematic in such redundant steering devices, however, prove the typically associated with such a type, compared to non-redundant steering devices significantly increased manufacturing costs, since all components relevant to driving safety must be provided twice.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform einer Lenkeinrichtung zur Verwendung als Steer-by-Wire-Lenkung zu schaffen, welche sich durch eine hohe Betriebssicherheit bei gleichzeitig geringen Fertigungskosten zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Lenkgetriebe bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide an improved embodiment of a steering device for use as a steer-by-wire steering, which can be achieved by a high level of operational reliability with low manufacturing costs. Another object of the invention is to provide a motor vehicle with such a steering gear.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, eine Lenkeinrichtung mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Kopplungseinrichtungen auszustatten, welche jeweils für sich eine Kopplung des Lenkrads mit einem Lenkgetriebe derart ermöglichen, dass der mit dem Lenkrad eingestellte Soll-Lenkwinkel über jede der beiden Kopplungseinrichtungen an das Lenkgetriebe übertragen wird. Vom Lenkgetriebe wird in Reaktion auf den übertragenen Lenkwinkel in einer Spurstange der gewünschte Soll-Lenkwinkel eingestellt. Erfindungswesentlich ist dabei eine Ausbildung des Lenkgetriebes dergestalt, dass es wahlweise ausschließlich über die erste Kopplungseinrichtung, ausschließlich über die zweite Kopplungseinrichtung oder über beide Kopplungseinrichtungen simultan mit dem Lenkrad gekoppelt werden kann. Hierzu ist das erfindungsgemäße Lenkgetriebe mit einer Hohlwelle ausgestattet, welche zum Antreiben einer Abtriebswelle wahlweise mit einer ersten oder einer zweiten Antriebswelle oder aber, in einem weiteren Betriebszustand, mit diesen beiden Antriebswellen gleichzeitig verbindbar. Die erste Antriebswelle ist dabei permanent mit der ersten Kopplungseinrichtung antriebsverbunden, die zweite Antriebswelle mit der zweiten Kopplungseinrichtung. Die Abtriebswelle kann direkt oder indirekt, beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer Zahnräder oder aber mittels eines Kugelgewindetriebs, mit einer Spurstange der Lenkeinrichtung antriebsverbunden sein.The basic idea of the invention is accordingly to provide a steering device with two coupling devices operating independently of one another, which in each case permit a coupling of the steering wheel with a steering gear in such a way that the target steering angle set with the steering wheel is transmitted to the steering gear via each of the two coupling devices. From the steering gear, the desired desired steering angle is set in response to the transmitted steering angle in a tie rod. Essential to the invention is an embodiment of the steering gear in such a way that it can be coupled either exclusively via the first coupling device, exclusively via the second coupling device or via both coupling devices simultaneously with the steering wheel. For this purpose, the steering gear according to the invention is equipped with a hollow shaft, which for driving an output shaft optionally with a first or a second drive shaft or, in a further operating state, simultaneously connectable with these two drive shafts. The first drive shaft is permanently connected drive-connected with the first coupling device, the second drive shaft with the second coupling device. The output shaft can be drive-connected directly or indirectly, for example by means of one or more gears or by means of a ball screw, with a tie rod of the steering device.

In einem nominellen ersten Betriebszustand der Lenkeinrichtung befindet sich die axial verstellbare Hohlwelle in einer ersten Position, in welcher sie mit der ersten Antriebswelle, nicht jedoch mit der zweiten Antriebswelle antriebsverbunden ist. Dies bedeutet, dass der im Lenkrad eingestellte Sollwinkel über die erste Kopplungseinrichtung und das Lenkgetriebe an die Spurstange übertragen wird. Tritt in der ersten Kopplungseinrichtung, etwa in deren Elektromotor, ein Fehlerzustand auf oder fällt die erste Kopplungseinrichtung sogar vollständig aus, so steht als redundantes System die zweite Kopplungseinrichtung zur Verfügung, welcher durch axiales Verstellen der Hohlwelle in eine zweite Position über die zweite Antriebswelle zusätzlich zum ersten Elektromotor in den Lenkstrang eingekoppelt wird. In dieser Position befindet sich die Lenkeinrichtung in einem zweiten Betriebszustand. In der zweiten Position können andererseits auch Zusatzfunktionen umgesetzt werden. So können in dieser Position die beiden Kopplungseinrichtungen für eine größere Leistung bzw. ein höheres Moment parallelgeschaltet werden, um z. B. das Parkieren des Kraftfahrzeugs zu erleichtern. Vorteilhaft kann dabei die einzelne Kopplungseinrichtung schwächer dimensioniert werden. Als weitere Zusatzfunktion kann beispielsweise ein mechanischer Lenkanschlag des Lenkrades mittels des Lenkgetriebes eingebracht werden. Schließlich gestattet eine axiale Verstellung der Hohlwelle in eine dritte Position, in welcher die – im Fehlerfall nicht mehr benötigte – erste Kopplungseinrichtung aus dem Lenkstrang ausgekoppelt wird, dass die erste Antriebswelle nicht mehr unnötigerweise angetrieben werden muss. In diesem dritten Betriebszustand können im Lenkgetriebe auftretende Reibungseffekte reduziert und somit der Gesamtenergieverbrauch gesenkt werden. Gleiches gilt selbstverständlich für den nominellen Betrieb der Hohlwelle in der ersten Position, in welcher die zweite Antriebswelle aus dem Lenkstrang ausgekoppelt ist.In a nominal first operating state of the steering device, the axially adjustable hollow shaft is in a first position in which it is drive-connected to the first drive shaft but not to the second drive shaft. This means that the set in the steering wheel target angle is transmitted via the first coupling device and the steering gear to the tie rod. Occurs in the first coupling device, such as in the electric motor, a fault condition or fails the first coupling device even completely, as a redundant system, the second coupling device is available, which by axially adjusting the hollow shaft in a second position on the second drive shaft in addition to first electric motor is coupled into the steering line. In this position, the steering device is in a second operating state. On the other hand, additional functions can also be implemented in the second position. Thus, in this position, the two coupling devices for a greater power or a higher torque can be connected in parallel to z. B. to facilitate the parking of the motor vehicle. Advantageously, the individual coupling device can be dimensioned smaller. As a further additional function, for example, a mechanical steering stop of the steering wheel can be introduced by means of the steering gear. Finally, allows an axial adjustment of the hollow shaft in a third position in which the - in the event of error no longer needed - first coupling device is coupled out of the steering line, that the first drive shaft no longer needs to be driven unnecessarily. In this third operating state occurring friction effects in the steering gear can be reduced and thus the total energy consumption can be reduced. The same applies of course to the nominal operation of the hollow shaft in the first position, in which the second drive shaft is coupled out of the steering line.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die erste Kopplungseinrichtung eine Steuerungseinheit und einen mit der ersten Antriebswelle antriebsverbundenen ersten Elektromotor umfassen, wobei die Steuerungseinheit den ersten Elektromotor in Abhängigkeit von einem vom Lenkrad elektrisch und/oder elektronisch an die Steuerungseinheit übermittelten Soll-Lenkwinkel ansteuert. Etwa mit Hilfe eines geeigneten, dem einschlägigen Fachmann bekannten Winkelsensors, kann der vom Fahrer durch Betätigung des Lenkrads eingestellte Soll-Lenkwinkels an die Steuerungseinheit der ersten Kopplungseinrichtung übertragen werden. Auf diese Weise lässt sich in der Lenkeinrichtung die gewünschte ”Steer-by-Wire-Funktionalität” realisieren, wenn sich das Lenkgetriebe im ersten oder zweiten Betriebszustand befindet. Die Kopplung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe über die erste Kopplungseinrichtung erfolgt somit ausschließlich auf elektrischem und/oder elektronischem Wege.In a preferred embodiment, the first coupling device may comprise a control unit and a first electric motor drive-connected to the first drive shaft, wherein the control unit controls the first electric motor in response to a desired steering angle transmitted electrically and / or electronically to the control unit by the steering wheel. For example, with the aid of a suitable angle sensor known to the person skilled in the art, the desired steering angle set by the driver by actuating the steering wheel can be transmitted to the control unit of the first coupling device. In this way, the desired "steer-by-wire functionality" can be realized in the steering device when the steering gear is in the first or second operating state. The coupling between the steering wheel and the steering gear via the first coupling device thus takes place exclusively by electrical and / or electronic means.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann auch die zweite Kopplungseinrichtung – analog zur ersten Kopplungseinrichtung – eine Steuerungseinheit und einen mit der zweiten Antriebswelle antriebsverbundenen zweiten Elektromotor umfasst. Dann steuert auch die Steuerungseinheit den zweiten Elektromotor in Abhängigkeit von einem vom Lenkrad elektrisch und/oder elektronisch an die Steuerungseinheit übermittelten Soll-Lenkwinkel an. Für den Fall, dass beide Kopplungseinheiten auf einem rein elektrischen/elektronischen Kopplungsprinzip beruhen, ist die Lenkeinrichtung folglich als zweifach-redundant-ausgeführtes ”Steer-by-Wire”-System realisiert.In an advantageous development, the second coupling device may also comprise, analogous to the first coupling device, a control unit and a second electric motor drive-connected to the second drive shaft. Then, the control unit also controls the second electric motor as a function of a desired steering angle transmitted electrically and / or electronically to the control unit by the steering wheel. In the event that both coupling units are based on a purely electrical / electronic coupling principle, the steering device is consequently realized as a double-redundant-executed "steer-by-wire" system.

Alternativ dazu kann die zweite Kopplungseinrichtung aber auch als hydraulische oder mechanische Kopplungseinrichtung ausgebildet sein, derart, dass der im Lenkrad eingestellte Soll-Lenkwinkel über einen mechanischen oder hydraulischen Kopplungsmechanismus an die zweite Antriebswelle des Lenkgetriebes übertragen wird. In diesem Fall dient die zweite Kopplungseinrichtung als klassisches, mechanisches bzw. hydraulisches Rückhaltesystem, welches beim Auftreten eines Fehlerzustands in der ersten Kopplungseinrichtung dessen Funktionalität vollständig übernehmen kann.Alternatively, however, the second coupling device can also be designed as a hydraulic or mechanical coupling device, such that the target steering angle set in the steering wheel is transmitted via a mechanical or hydraulic coupling mechanism to the second drive shaft of the steering gear. In this case, the second coupling device serves as a classic, mechanical or hydraulic restraint system, which can completely assume its functionality when an error condition occurs in the first coupling device.

In einer konstruktiv besonders einfach zu realisierenden und somit mit besonders geringen Fertigungskosten verbundenen Ausführungsform greift die Außenverzahnung der ersten Antriebswelle in der ersten axialen Position in die Hohlwellen-Innenverzahnung der Hohlwelle ein, nicht jedoch die Außenverzahnung der zweiten Antriebswelle. Demgegenüber greift in der zweiten axialen Position sowohl die Außenverzahnung der ersten Antriebswelle als auch die Außenverzahnung der zweiten Antriebswelle in die Hohlwellen-Innenverzahnung eingreift. Schließlich greift in der dritten axialen Position die Außenverzahnung der zweiten Antriebswelle in die Hohlwellen-Innenverzahnung ein, nicht jedoch die Außenverzahnung der ersten Antriebswelle.In a constructionally particularly easy to implement and thus associated with particularly low manufacturing costs embodiment engages the external teeth of the first drive shaft in the first axial position in the hollow shaft internal teeth of the hollow shaft, but not the external teeth of the second drive shaft. In contrast, in the second axial position engages both the outer teeth of the first drive shaft and the outer teeth of the second drive shaft engages in the hollow shaft internal teeth. Finally, in the third axial position, the external toothing of the second drive shaft engages in the hollow shaft internal toothing, but not the external toothing of the first drive shaft.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Lenkeinrichtung eine Abtriebswelle mit einer Außenverzahnung umfassen, die zur Antriebskopplung in eine Hohlwellen-Außenverzahnung der Hohlwelle eingreift. Besagte Abtriebswelle ist über einen Kugelgewindetrieb mit einem Kopplungseinrichtung der Lenkeinrichtung antriebsverbunden. Über den Kugelgewindetrieb lässt sich der vom Lenkrad vorgegebene Soll-Lenkwinkel besonders präzise in der Spurstange der Lenkeinrichtung einstellen.In a further preferred embodiment, the steering device may comprise an output shaft with an outer toothing, which engages in a hollow shaft outer toothing of the hollow shaft for drive coupling. Said output shaft is drivingly connected via a ball screw with a coupling device of the steering device. About the ball screw can be set by the steering wheel specified steering angle particularly precise in the tie rod of the steering device.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Lenkeinrichtung ein mittels einer Aktuatoreinheit entlang der axialen Richtung bewegbares Schaltelement umfassen, welches mit der Hohlwelle bezüglich deren Bewegung entlang der axialen Richtung antriebsverbunden ist. Als Aktuatoreinheit kann dabei ein herkömmlicher elektrischer Aktuator verwendet werden, welcher ein entlang der axialen Richtung der Hohlwelle linear verstellbares Aktuatorelement umfasst. Ein solches, linear verstellbares Aktuatorelement vermag eine über eine Vielzahl von Verstellzyklen hinweg zuverlässige Verstellung der axial verstellbaren Hohlwelle zu bewirken.In a particularly preferred embodiment, the steering device may comprise a switching element which can be moved along the axial direction by means of an actuator unit and which is drive-connected to the hollow shaft with respect to its movement along the axial direction. As an actuator unit, a conventional electric actuator can be used, which is a along the Axial direction of the hollow shaft linearly adjustable actuator element comprises. Such a linearly adjustable actuator element is capable of effecting reliable adjustment of the axially adjustable hollow shaft over a plurality of adjustment cycles.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung bietet es sich an, das besagte Schaltelement hohlzylindrisch auszubilden, so dass es von der Hohlwelle in einem montierten Zustand des Lenkgetriebes durchsetzt wird. Zur Kopplung an die Hohlwelle kann an einer Innenumfangsseite des hohlzylindrischen Schaltelements eine Ausnehmung, insbesondere eine sich entlang der Umfangsrichtung des Schaltelements erstreckende Aufnahmenut, vorgesehen werden. Diese wiederum kann zur Antriebskopplung in einen an einer Außenumfangsseite der Hohlwelle vorgesehenen Vorsprung, insbesondere einen sich entlang der Umfangsrichtung der Hohlwelle erstreckenden Steg, eingreifen. Selbstverständlich ist in einer Variante der Weiterbildung eine komplementäre Ausbildung von Ausnehmung und Vorsprung denkbar, d. h. in einem solchen Szenario ist besagte Ausnehmung an der Hohlwelle und der zugehörige Vorsprung am Schaltelement anzubringen.According to an advantageous development, it makes sense to form said switching element hollow cylindrical, so that it is penetrated by the hollow shaft in an assembled state of the steering gear. For coupling to the hollow shaft, a recess, in particular a receiving groove extending along the circumferential direction of the switching element, can be provided on an inner circumferential side of the hollow cylindrical switching element. This in turn can for drive coupling in a provided on an outer peripheral side of the hollow shaft projection, in particular a along the circumferential direction of the hollow shaft extending web intervene. Of course, in a variant of the development, a complementary formation of recess and projection is conceivable, d. H. in such a scenario, said recess is to be attached to the hollow shaft and the associated projection on the switching element.

Zur Realisierung einer „Fail-Safe”-Funktion in das hier vorgestellte Lenkgetriebe empfiehlt es sich, die oben erläuterte Aktuatoreinheit eine Vorspanneinrichtung auszustatten, welche die Hohlwelle zur dritten Position hin vorspannt. Eine solche Vorspannung der Hohlwelle mag derart realisiert sein, dass bei einem Ausfall der Aktuatoreinheit die Hohlwelle von der Vorspanneinrichtung in die dritte Position, in welcher die zweite Antriebswelle – mit der diese antreibenden zweiten Antriebseinheit – in den Lenkstrang eingekoppelt wird. Für den Fall, dass die Aktuatoreinheit oder, als Teil der Aktuatoreinheit, das Schaltelement, fehlerbedingt ausfällt, wird automatisch die zweite Antriebseinheit und die daran gekoppelte zweite Antriebseinheit aktiviert, die sich im nominellen Betrieb des Lenkgetriebes als redundantes System in einem Ruhezustand befinden und nur im Falle einer Fehlfunktion der ersten Antriebswelle bzw. der ersten Antriebseinheit zum Einsatz kommen.To realize a "fail-safe" function in the steering gear presented here, it is advisable to equip the above-explained actuator unit a biasing device which biases the hollow shaft to the third position. Such a bias of the hollow shaft may be realized such that in case of failure of the actuator unit, the hollow shaft of the biasing means in the third position in which the second drive shaft - is coupled with the driving this second drive unit - in the steering line. In the event that the actuator unit or, as part of the actuator, the switching element fails due to error, the second drive unit and the second drive unit coupled thereto is automatically activated, which are in a resting state in the nominal operation of the steering gear as a redundant system and only in Fall of a malfunction of the first drive shaft or the first drive unit are used.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 ein Beispiel der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung mit einem Elektromotor und mit einer mechanischen oder hydraulischen Kopplung, 1 an example of the steering device according to the invention with an electric motor and with a mechanical or hydraulic coupling,

2 eine Variante des Anwendungsbeispiels der 1 mit einem ersten Elektromotor und einem zusätzlichen, zweiten Elektromotor als Rückfall-Ebene, 2 a variant of the application example of 1 with a first electric motor and an additional, second electric motor as the fallback plane,

3 ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Lenkgetriebes, bei welchem sich die Hohlwelle in der ersten axialen Position befindet, 3 an example of a steering gear according to the invention, in which the hollow shaft is in the first axial position,

4 das Lenkgetriebe der 1 mit der Hohlwelle in der zweiten axialen Position, 4 the steering gear of the 1 with the hollow shaft in the second axial position,

5 das Lenkgetriebe der 1 mit der Hohlwelle in der dritten axialen Position. 5 the steering gear of the 1 with the hollow shaft in the third axial position.

Die 1 zeigt in grobschematischer Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung 25. Die Lenkeinrichtung 25 umfasst ein Lenkrad 8, welches über eine erste und eine zweite Kopplungseinrichtung 26a, 26b mit dem Lenkgetriebe 1 verbunden ist. Das Lenkgetriebe 1 wiederum ist über einen Kugelgewindetrieb 13 mit einer verstellbaren Spurstange 14 antriebsverbunden.The 1 shows a rough schematic representation of an example of a steering device according to the invention 25 , The steering device 25 includes a steering wheel 8th , which via a first and a second coupling device 26a . 26b with the steering gear 1 connected is. The steering gear 1 in turn, is via a ball screw 13 with an adjustable tie rod 14 drive-connected.

Das Lenkgetriebe 1 kann zwischen drei verschiedenen Betriebszuständen umgeschaltet werden: In einem ersten Betriebszustand ist das Lenkgetriebe 1 derart konfiguriert, dass eine Kopplung des Lenkrads 8 mit der Spurstange 14 ausschließlich über die erste Kopplungseinrichtung 26a erfolgt, in einem zweiten Betriebszustand sowohl über besagte erste Kopplungseinrichtung 26a als auch über die zweite Kopplungseinrichtung 26b, in einem dritten Betriebszustand wiederum ausschließlich über die zweite Kopplungseinrichtung 26b.The steering gear 1 can be switched between three different operating conditions: In a first operating state, the steering gear 1 configured such that a coupling of the steering wheel 8th with the tie rod 14 exclusively via the first coupling device 26a takes place, in a second operating state, both via said first coupling device 26a as well as the second coupling device 26b , in a third operating state again exclusively via the second coupling device 26b ,

Wie 1 erkennen lässt, umfasst die erste Kopplungseinrichtung 26a eine Steuerungseinheit 9 und eine mit dem Lenkgetriebe 1 koppelbare erste Antriebseinheit 3a, die einen ersten Elektromotor 7a umfasst. Die Steuerungseinheit 9a steuert den ersten Elektromotor 7a in Abhängigkeit von einem vom Lenkrad elektrisch und/oder elektronisch an die Steuerungseinheit übermittelten Soll-Lenkwinkel an. Der im Lenkrad 8 eingestellte Soll-Lenkwinkel kann dabei beispielsweise mit Hilfe eines mit dem Lenkrad 8 zusammenwirkenden Winkelsensors 30a ermittelt werden. Befindet sich die Lenkeinrichtung im ersten Betriebszustand, so bewirkt die Ansteuerung des Elektromotors 7a, dass der vom Lenkrad 8 vorgegebene Soll-Lenkwinkel auch in der abtriebsseitig am Lenkgetriebe 1 vorgesehenen Spurstange 14 eingestellt wird, so dass die mit Hilfe der Spurstange 14 verstellbaren Räder des Fahrzeugs (nicht gezeigt) den gewünschten Soll-Winkel annehmen.As 1 indicates comprises the first coupling device 26a a control unit 9 and one with the steering gear 1 Coupling first drive unit 3a that has a first electric motor 7a includes. The control unit 9a controls the first electric motor 7a as a function of a steering angle transmitted electrically and / or electronically to the control unit by the steering wheel. The in the steering wheel 8th set target steering angle can, for example, with the help of one with the steering wheel 8th interacting angle sensor 30a be determined. If the steering device is in the first operating state, the triggering of the electric motor 7a that from the steering wheel 8th specified target steering angle also in the output side of the steering gear 1 provided tie rod 14 is adjusted, so that with the help of the tie rod 14 adjustable wheels of the vehicle (not shown) assume the desired target angle.

Im zweiten Betriebszustand des Lenkgetriebes 1 erfolgt die Kopplung des Lenkrads 8 mit der Spurstange 14 nicht nur über die vorangehend vorgestellte erste Kopplungseinrichtung 26a, sondern zusätzlich auch über die zweite Kopplungseinrichtung 26b, welche aus einem weiteren Elektromotor oder aus herkömmlichen, dem einschlägigen Fachmann bekannten hydraulischen oder mechanischen Komponenten aufgebaut sein kann. Die zweite Kopplungseinrichtung 26b bildet eine Rückfalleinrichtung für den Fall, dass die erste Kopplungseinrichtung 26a, typischerweise fehlerbedingt, ausfällt. Das Zuschalten der zweiten Kopplungseinrichtung 26b in den Lenkstrang stellt sicher, dass auch bei Ausfall der ersten Kopplungseinrichtung 26a die Möglichkeit der Ansteuerung der Spurstange 14 durch das Lenkrad 8 gegeben ist. In der zweiten Position können andererseits auch Zusatzfunktionen umgesetzt werden. So können in dieser Position die beiden Kopplungseinrichtungen (26a, 26b) für eine größere Leistung bzw. ein höheres Moment parallelgeschaltet werden, um z. B. das Parkieren des Kraftfahrzeugs zu erleichtern. Als weitere Zusatzfunktion kann beispielsweise ein mechanischer Lenkanschlag des Lenkrades (8) mittels des Lenkgetriebes (1) eingebracht werden. Dabei kann ein erster mechanischer Lenkanschlag mittels der ersten Kopplungseinrichtung 26a, etwa einem Elektromotor 3a, erfolgen. Werden am Lenkrad (8) nun noch höhere Momente eingebracht, was man in der Fachsprache auch „Überdrückung” des Lenkrades (8) bezeichnet, kann ein zweiter mechanischer Anschlag zusätzlich mittels der zweiten Kopplungseinrichtung (26b) erfolgen.In the second operating state of the steering gear 1 the coupling of the steering wheel takes place 8th with the tie rod 14 not only via the above-presented first coupling device 26a , but also via the second coupling device 26b which can be constructed from a further electric motor or from conventional hydraulic or mechanical components known to the person skilled in the art. The second coupling device 26b forms a fallback device in the event that the first coupling device 26a , typically due to failure, fails. The connection of the second coupling device 26b in the steering column ensures that even in case of failure of the first coupling device 26a the possibility of controlling the tie rod 14 through the steering wheel 8th given is. On the other hand, additional functions can also be implemented in the second position. Thus, in this position, the two coupling devices ( 26a . 26b ) are connected in parallel for a greater power or a higher moment to z. B. to facilitate the parking of the motor vehicle. As a further additional function, for example, a mechanical steering stop of the steering wheel ( 8th ) by means of the steering gear ( 1 ) are introduced. In this case, a first mechanical steering stop by means of the first coupling device 26a , such as an electric motor 3a , respectively. Be on the steering wheel ( 8th ) now introduced even higher moments, which is in the jargon also "suppression" of the steering wheel ( 8th ), a second mechanical stop can be additionally controlled by means of the second coupling device ( 26b ) respectively.

Im dritten Betriebszustand schließlich wird die erste Kopplungseinrichtung 26a vollständig aus dem Lenkstrang ausgekoppelt. Dies bietet sich an, wenn die erste Kopplungseinrichtung 26a, etwa deren Elektromotor 3a, fehlerbedingt über einen längeren Zeitraum hinweg ausfällt. Das Entfernen der ersten Kopplungseinrichtung 26a aus dem Lenkstrang hat zur Folge, dass deren Komponenten wie z. B. besagter erster Elektromotor 3a nicht von der zweiten Kopplungseinheit 26b mitgedreht werden müssen. Folglich können im Lenkgetriebe 1 auftretende Reibungseffekte reduziert werden, wodurch das vom Fahrer zur Drehung des Lenkrads 8 aufzubringende Drehmoment reduziert werden kann.Finally, in the third operating state, the first coupling device becomes 26a completely decoupled from the steering column. This is useful when the first coupling device 26a such as their electric motor 3a , due to an error over a longer period fails. The removal of the first coupling device 26a From the steering line has the consequence that their components such. B. said first electric motor 3a not from the second coupling unit 26b must be rotated. Consequently, in the steering gear 1 occurring frictional effects are reduced, whereby the driver to turn the steering wheel 8th applied torque can be reduced.

2 zeigt eine Variante der Lenkeinrichtung 25 der 1, bei welcher die zweite Kopplungseinrichtung 26b analog zur ersten Kopplungseinrichtung 26a aufgebaut ist. Dies bedeutet, dass auch die zweite Kopplungseinrichtung 26b eine zweite Steuerungseinrichtung 9b sowie eine zweite Antriebseinheit 3b mit einem Elektromotor 7b umfasst. Im zweiten und dritten Betriebszustand des Lenkgetriebes ist die zweite Kopplungseinrichtung 26b in den Lenkstrang eingekoppelt, so dass die Steuerungseinheit 9b den zweiten Elektromotor 7b in Abhängigkeit von dem im Lenkrad 8 eingestellten und elektrisch und/oder elektronisch an die Steuerungseinheit 9b übermittelten Soll-Lenkwinkel ansteuert. Zur Übermittlung des Soll-Lenkwinkels an die zweite Steuerungseinheit 9b kann am Lenkrad 8 ein geeigneter Winkelsensor 30b vorgesehen sein. In einer vereinfachten Variante können die Steuerungseinheiten 9a, 9b und/oder die Winkelsensoren 30a, 30b identisch sein, d. h. die Lenkeinrichtung 1 umfasst in einem solchen Szenario nur eine gemeinsame Steuerungseinheit und/oder nur einen gemeinsamen Lenkwinkelsensor. In 2 ist also ein reines ”Steer-by-Wire”-System realisiert, bei welchem die Kopplung des Lenkrads 8 mit der Spurstange 14 mit Hilfe zweier quasi identischer Kopplungseinrichtungen 26a, 26b auf elektronischem/elektrischen Wege erfolgt. 2 shows a variant of the steering device 25 of the 1 in which the second coupling device 26b analogous to the first coupling device 26a is constructed. This means that the second coupling device 26b a second control device 9b and a second drive unit 3b with an electric motor 7b includes. In the second and third operating state of the steering gear is the second coupling device 26b coupled into the steering line, so that the control unit 9b the second electric motor 7b depending on the steering wheel 8th set and electrically and / or electronically to the control unit 9b transmits transmitted desired steering angle. For transmission of the desired steering angle to the second control unit 9b can be on the steering wheel 8th a suitable angle sensor 30b be provided. In a simplified variant, the control units 9a . 9b and / or the angle sensors 30a . 30b be identical, ie the steering device 1 includes in such a scenario, only a common control unit and / or only a common steering angle sensor. In 2 So is a pure "steer-by-wire" system realized in which the coupling of the steering wheel 8th with the tie rod 14 with the help of two quasi-identical coupling devices 26a . 26b done by electronic / electrical means.

Anhand der 3 bis 5 soll nun der Aufbau des Lenkgetriebes 1 genauer erläutert werden, wobei in diesen Figuren exemplarische der in 2 gezeigte Fall mit zwei elektrischen/elektronischen Kopplungseinrichtungen 26a, 26b dargestellt ist. Selbstverständlich gelten die folgenden Erläuterungen mutatis mutandis für das in 1 erörterte Szenario mit einer mechanischen bzw. hydraulischen Rückfallebene.Based on 3 to 5 should now the structure of the steering gear 1 will be explained in more detail, wherein in these figures exemplary of the in 2 shown case with two electrical / electronic coupling devices 26a . 26b is shown. Of course, the following explanations apply mutatis mutandis to the in 1 discussed scenario with a mechanical or hydraulic fallback level.

Der schematischen Darstellung der 3 entnimmt man, dass das Lenkgetriebe 1 eine erste Antriebswelle 2a umfasst, die mit dem ersten Elektromotor 7a der ersten Antriebseinheit 3a gekoppelt ist und eine Außenverzahnung 4a aufweist. Das Lenkgetriebe 1 umfasst ferner eine mit einer mit dem zweiten Elektromotor 7b der zweiten Antriebseinheit 3b gekoppelte und eine Außenverzahnung 4b aufweisende zweite Antriebswelle 2b. Eine Hohlwelle 5 des Lenkgetriebes 1, welche eine mit den Außenverzahnungen 4a, 4b der beiden Antriebswellen 2a, 2b zusammenwirkende Hohlwellen-Innenverzahnung 6 aufweist, ist entlang einer axialen Richtung A zwischen einer ersten, zweiten und dritten axialen Position verstellbar. Die erste Position der Hohlwelle 5 korrespondiert dabei mit dem ersten Betriebszustand des Lenkgetriebes 1, die zweite Position mit dessen zweiten Betriebszustand, und die dritte Position mit dem dritten Betriebszustand des Lenkgetriebes 1.The schematic representation of 3 one takes out that the steering gear 1 a first drive shaft 2a includes that with the first electric motor 7a the first drive unit 3a is coupled and an external toothing 4a having. The steering gear 1 further includes one with one with the second electric motor 7b the second drive unit 3b coupled and an external toothing 4b having second drive shaft 2 B , A hollow shaft 5 of the steering gear 1 , which one with the external teeth 4a . 4b the two drive shafts 2a . 2 B cooperating hollow shaft internal teeth 6 is adjustable along an axial direction A between a first, second and third axial position. The first position of the hollow shaft 5 corresponds to the first operating state of the steering gear 1 , the second position with its second operating state, and the third position with the third operating state of the steering gear 1 ,

In 3 befindet sich das Lenkgetriebe 1 im ersten Betriebszustand und die Hohlwelle 5 folglich in der ersten Position, in welcher sie mit der ersten Antriebswelle 2a antriebsverbunden ist, nicht jedoch mit der zweiten Antriebswelle 2b. In dieser Position greift die Außenverzahnung 4a der ersten Antriebswelle 2a in die Hohlwellen-Innenverzahnung 6 ein, nicht jedoch die Außenverzahnung 4b der zweiten Antriebswelle 2b.In 3 is the steering gear 1 in the first operating state and the hollow shaft 5 consequently in the first position, in which they are connected to the first drive shaft 2a is drive-connected, but not with the second drive shaft 2 B , In this position engages the external teeth 4a the first drive shaft 2a in the hollow shaft internal teeth 6 but not the outer teeth 4b the second drive shaft 2 B ,

In der in 3 gezeigten ersten Position der Hohlwelle 5 bewirkt eine Drehung der Motorwelle 10a des ersten Elektromotors 7a eine Drehung der mit der Motorwelle 10a drehfest verbundenen ersten Antriebswelle 2d. Da letztere über ihre Außenverzahnung 4a mit der Hohlraum-Innenverzahnung 6 der Hohlwelle 5 antriebsverbunden ist, geht mit der Drehung der ersten Antriebswelle 2a auch eine Drehung der Hohlwelle 5 einher. Über eine an der Hohlwelle 5 vorgesehene Außenverzahnung 11 kann die Hohlwelle 5 mit einer Abtriebswelle 12 antriebsverbunden sein, welches wiederum über einen – in 1 nur schematisch dargestellten – Kugelgewindetrieb 13 – mit der Spurstange 14, die in den Figuren ebenfalls nur grobschematisch illustriert wird, gekoppelt ist. In einem nominellen Betrieb des Lenkgetriebes 1 erfolgt die Einstellung des vorgegebenen Soll-Lenkwinkels in der Spurstange 14 ausschließlich durch Ansteuerung mit Hilfe des ersten Elektromotors 7a als Teil der ersten Antriebseinheit 3a.In the in 3 shown first position of the hollow shaft 5 causes a rotation of the motor shaft 10a of the first electric motor 7a a rotation of the motor shaft 10a rotatably connected first drive shaft 2d , Because the latter about their external teeth 4a with the internal cavity toothing 6 the hollow shaft 5 is driving connected, goes with the rotation of the first drive shaft 2a also a rotation of the hollow shaft 5 associated. About one on the hollow shaft 5 provided external toothing 11 can the hollow shaft 5 with an output shaft 12 be connected to the drive, which in turn via a - in 1 only schematically illustrated - ball screw 13 - with the tie rod 14 , which is also only roughly illustrated in the figures, is coupled. In a nominal operation of the steering gear 1 the setting of the predetermined target steering angle takes place in the tie rod 14 exclusively by activation with the aid of the first electric motor 7a as part of the first drive unit 3a ,

Tritt nun im ersten Elektromotor 7a ein Fehlerzustand auf oder fällt dieser Motor 7a fehlerbedingt sogar vollständig aus, so steht als redundantes Antriebssystem eine zweite Antriebseinheit 3b mit einem zweiten Elektromotor 7b zur Verfügung, welcher durch axiales Verstellen der Hohlwelle 5 in eine zweite Position über die zweite Antriebswelle 2b zusätzlich zum ersten Elektromotor 7a in den Lenkstrang eingekoppelt wird.Now kick in the first electric motor 7a a fault condition occurs or drops this motor 7a even completely due to errors, the redundant drive system is a second drive unit 3b with a second electric motor 7b available, which by axial adjustment of the hollow shaft 5 in a second position via the second drive shaft 2 B in addition to the first electric motor 7a is coupled into the steering line.

Dieses Szenario ist in der Darstellung der 4 gezeigt. In der zweiten axialen Position der Hohlwelle 5 greift sowohl die Außenverzahnung 4a der ersten Antriebswelle 2a als auch die Außenverzahnung 4b der zweiten Antriebswelle 2b jeweils axial endseitig an gegenüberliegenden axialen Enden der Hohlwelle 5 in die Hohlwellen-Innenverzahnung 6 der Hohlwelle 5 ein. Der zweite Elektromotor 7b der zweiten Antriebseinheit 3b kann dabei in analoger Weise zum ersten Elektromotor 7a über die Steuerungseinheit 9 angesteuert werden. Ein solches „Zuschalten” des zweiten Elektromotors 7b der zweiten Antriebseinheit 3a in den Antriebsstrang kann auch erfolgen, wenn die im Lenkgetriebe 1 erzeugte Antriebsleistung bzw. das erzeugte Antriebsdrehmoment zum Verstellen der Spurstange 14 temporär erhöht werden soll.This scenario is in the representation of 4 shown. In the second axial position of the hollow shaft 5 engages both the external teeth 4a the first drive shaft 2a as well as the external teeth 4b the second drive shaft 2 B each axial end at opposite axial ends of the hollow shaft 5 in the hollow shaft internal teeth 6 the hollow shaft 5 one. The second electric motor 7b the second drive unit 3b can be analogous to the first electric motor 7a via the control unit 9 be controlled. Such a "connection" of the second electric motor 7b the second drive unit 3a in the drive train can also be done when in the steering gear 1 generated drive power or the generated drive torque for adjusting the tie rod 14 should be temporarily increased.

Schließlich gestattet die in 5 gezeigte axiale Verstellung der Hohlwelle 5 in eine dritte Position, in welcher der – im Fehlerfall gar nicht mehr benötigte – erste Elektromotor 7a aus dem Lenkstrang ausgekoppelt wird, dass die erste Antriebswelle 2a und die Motorwelle 10a nicht unnötigerweise mitgedreht werden müssen. In der dritten Position ist die Hohlwelle 5 folglich nur mit der zweiten Antriebswelle 2b antriebsverbunden, nicht jedoch mit der ersten Antriebswelle 2a. Hierzu greift die Außenverzahnung 4b der zweiten Antriebswelle 2b in die Hohlwellen-Innenverzahnung 6 der Hohlwelle 5 ein, nicht jedoch die Außenverzahnung 4a der ersten Antriebswelle 2a. In der Folge können im Lenkgetriebe 1 auftretende Reibungseffekte reduziert und der Energieverbrauch des zweiten Elektromotors 7b gesenkt werden.Finally, the in 5 shown axial adjustment of the hollow shaft 5 in a third position, in which the - in case of failure no longer needed - first electric motor 7a is decoupled from the steering line, that the first drive shaft 2a and the motor shaft 10a do not need to be unnecessarily rotated. In the third position is the hollow shaft 5 consequently only with the second drive shaft 2 B drive-connected, but not with the first drive shaft 2a , For this purpose, the external teeth engages 4b the second drive shaft 2 B in the hollow shaft internal teeth 6 the hollow shaft 5 but not the outer teeth 4a the first drive shaft 2a , As a result, in the steering gear 1 occurring friction effects and reduces the energy consumption of the second electric motor 7b be lowered.

Wie die 3 bis 5 erkennen lassen, kann das Lenkgetriebe 1 zur Verstellung der Hohlwelle 5 zwischen den drei genannten axialen Positionen ein mittels einer Aktuatoreinheit 15 entlang der axialen Richtung A bewegbares, hohlzylindrisches Schaltelement 16 umfassen. Dieses ist mit der Hohlwelle 5 zur Bewegung entlang der axialen Richtung A antriebsverbunden. Zur Kopplung an die Hohlwelle 5 kann an einer Innenumfangsseite 18 des hohlzylindrischen Schaltelements 16 eine Ausnehmung 17 in Form einer sich entlang der Umfangsrichtung des Schaltelements 16 erstreckenden Aufnahmenut vorgesehen werden. Diese greift zur Antriebskopplung in einen an einer Außenumfangsseite 19 der Hohlwelle 5 vorgesehenen Vorsprung 20 in der Art eines sich entlang der Umfangsrichtung der Hohlwelle 5 erstreckenden Stegs ein. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung von Ausnehmung und Vorsprung an Schaltelement 16 und Hohlwelle 5 denkbar.As the 3 to 5 can recognize the steering gear 1 for adjusting the hollow shaft 5 between the three said axial positions by means of an actuator unit 15 along the axial direction A movable, hollow cylindrical switching element 16 include. This is with the hollow shaft 5 drivingly connected for movement along the axial direction A. For coupling to the hollow shaft 5 can on an inner peripheral side 18 the hollow cylindrical switching element 16 a recess 17 in the form of a along the circumferential direction of the switching element 16 be provided extending receiving groove. This engages for driving coupling in a on an outer peripheral side 19 the hollow shaft 5 provided projection 20 in the manner of a along the circumferential direction of the hollow shaft 5 extending web. Of course, a reverse arrangement of recess and projection of switching element 16 and hollow shaft 5 conceivable.

Zur Integration einer „Fail-Safe”-Funktion in das hier vorgestellte Lenkgetriebe 1 ist die oben erläuterte Aktuatoreinheit 15 mit einer Vorspanneinrichtung 21 ausgestattet, welche die Hohlwelle 5 zur dritten Position hin vorspannt. Die Vorspanneinrichtung 21 kann hierzu beispielsweise ein federelastisches Bauelement aufweisen. Die Vorspannung der Hohlwelle 5 ist derart verwirklicht, dass bei einem Ausfall der Aktuatoreinheit 15 die Hohlwelle 5 selbsttätig in die dritte Position bewegt wird, in welcher die zweite Antriebswelle 2b mit der diese antreibenden zweiten Antriebseinheit 3b in den Lenkstrang eingekoppelt wird (vgl. 5). Für den Fall, dass die Aktuatoreinheit 15 oder das Schaltelement 16 fehlerbedingt ausfallen, werden also automatisch die zweite Antriebseinheit 3b und der daran gekoppelte zweite Elektromotor 7b aktiviert.To integrate a "fail-safe" function into the steering gear presented here 1 is the actuator unit explained above 15 with a pretensioner 21 equipped, which the hollow shaft 5 biased to the third position. The pretensioner 21 can this example have a resilient component. The preload of the hollow shaft 5 is realized in such a way that in case of failure of the actuator unit 15 the hollow shaft 5 is automatically moved to the third position, in which the second drive shaft 2 B with the driving this second drive unit 3b is coupled into the steering line (see. 5 ). In the event that the actuator unit 15 or the switching element 16 fail due to errors, so automatically become the second drive unit 3b and the second electric motor coupled thereto 7b activated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19952227 B4 [0004]
DE 10039170 B4 [0005]
EP 2192023 A1 [0006]

Claims

Steering device ( 25 ) for a motor vehicle, - with a steering wheel ( 8th ), - with a steering gear ( 1 ), comprising: - an outer toothing ( 4a ) having the first drive shaft ( 2a ) and an external toothing ( 4b ) having second drive shaft ( 2a ), - a hollow shaft which can be adjusted along an axial direction (A) between a first, second and third axial position ( 5 ), one with the external teeth ( 4a . 4b ) of the two drive shafts ( 2a . 2 B ) cooperating hollow shaft internal toothing ( 6 ), - wherein the hollow shaft internal toothing ( 6 ) of the hollow shaft ( 5 ) in the first position exclusively with the first drive shaft ( 2a ) is drivingly connected, and wherein the hollow shaft ( 5 ) in the second position with both the first drive shaft ( 2a ) So also with the second drive shaft ( 2 B ) is drivingly connected, and wherein the hollow shaft ( 5 ) in the third position exclusively with the second drive shaft ( 2 B ) is drive-connected, - with a first coupling device ( 26a ), by means of which the steering wheel ( 8th ) with the first drive shaft ( 2a ) is drive-connected, - with a second coupling device ( 26b ), by means of which the steering wheel ( 8th ) with the second drive shaft ( 2 B ) is drive-connected.

Steering device according to claim 1, characterized in that the first coupling device ( 26a ) a first control unit ( 9a ) and one with the first drive shaft ( 2a ) drive-connected first electric motor ( 7a ), wherein the first control unit ( 9a ) the first electric motor ( 7a ) depending on one of the steering wheel ( 8th ) electrically and / or electronically to the first control unit ( 9a ) transmits transmitted desired steering angle.

Steering device according to claim 1 or 2, characterized in that - the second coupling device ( 26b ) a second control unit ( 9b ) and one with the second drive shaft ( 2 B ) drive-connected second electric motor ( 7b ), wherein the second control unit ( 9b ) the second electric motor ( 7b ) depending on one of the steering wheel ( 8th ) electrically and / or electronically to the second control unit ( 9b ) drives the transmitted desired steering angle, or that - the second coupling device ( 26b ) is designed as a hydraulic or mechanical coupling device, such that the in the steering wheel ( 8th ) set target steering angle via a mechanical or hydraulic coupling mechanism to the second drive shaft ( 2 B ) is transmitted.

Steering device according to one of claims 1 to 3, characterized in that - in the first axial position, the external toothing ( 4a ) of the first drive shaft ( 2a ) in the hollow shaft internal toothing ( 6 ) but not in the outer toothing ( 4b ) of the second drive shaft ( 2 B ), In the second axial position both the external toothing ( 4a ) of the first drive shaft ( 3a ) as well as the external toothing ( 4b ) of the second drive shaft ( 2 B ) in the hollow shaft internal toothing ( 6 ) engages, - in the third axial position, the external toothing ( 4b ) of the second drive shaft ( 2 B ) in the hollow shaft internal toothing ( 6 ) but not the outer teeth ( 4a ) of the first drive shaft ( 2a ).

Steering device according to claim 4, characterized in that - the steering device ( 1 ) an output shaft ( 12 ) with an internal toothing, which is used for drive coupling in a hollow shaft outer toothing of the hollow shaft ( 5 ), - the output shaft ( 12 ) via a ball screw ( 13 ) with a tie rod ( 14 ) of the steering device ( 1 ) is drive-connected.