DE102018209236A1 - Steering column with feedback actuator - Google Patents

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DE102018209236A1
DE102018209236A1 DE102018209236.2A DE102018209236A DE102018209236A1 DE 102018209236 A1 DE102018209236 A1 DE 102018209236A1 DE 102018209236 A DE102018209236 A DE 102018209236A DE 102018209236 A1 DE102018209236 A1 DE 102018209236A1
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Hannes Kurz
Hieronymus Schnitzer
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenksäule (1) mit einem Feedback-Aktuator für ein Steer-by-wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine in einer Manteleinheit (2) um eine Längsachse (L) drehbar gelagerte Lenkspindel (3) und eine Aktuatoreinheit (6), die eine von einem elektrischen Stellmotor (62) um eine Rotorachse (R) drehend antreibbare Aktuatorwelle (63) aufweist, die mit der Lenkspindel (3) drehmomentschlüssig verbunden ist. Um eine Lenksäule (1) mit einem verbesserten Feedback-Aktuator anzugeben, der mit geringerem Aufwand herstellbar und flexibel anpassbar ist, schlägt die Erfindung vor, dass die Aktuatorwelle (63) über eine versatzausgleichend ausgebildete Entkopplungseinrichtung (7) mit der Lenkspindel (3) drehmomentschlüssig verbunden ist.The present invention relates to a steering column (1) with a feedback actuator for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, comprising a steering spindle (3) rotatably mounted in a shell unit (2) about a longitudinal axis (L) and an actuator unit ( 6), which has one of an electric servomotor (62) about a rotor axis (R) rotatably driven actuator shaft (63) which is connected to the steering shaft (3) torque-locking. In order to provide a steering column (1) with an improved feedback actuator, which can be produced with little effort and flexibly adapted, the invention proposes that the actuator shaft (63) via a offset compensating trained decoupling device (7) with the steering shaft (3) torque-locking connected is.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Lenksäule mit einem Feedback-Aktuator für ein Steer-by-wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine in einer Manteleinheit um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkspindel und eine Aktuatoreinheit, die eine von einem elektrischen Stellmotor um eine Rotorachse drehend antreibbare Aktuatorwelle aufweist, die mit der Lenkspindel drehmomentschlüssig verbunden ist.The invention relates to a steering column with a feedback actuator for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, comprising a steering shaft rotatably mounted in a shell unit about a longitudinal axis and an actuator unit having an actuator shaft rotatably driven by an electric servomotor about a rotor axis , which is connected to the steering shaft torque-locking.

Steer-by-wire-Lenksysteme für Kraftfahrzeuge nehmen manuelle Lenkbefehle des Fahrers wie konventionelle mechanische Lenkungen durch Drehung eines Lenkrads entgegen, welches an der Lenksäule fahrerseitig an der Lenkspindel befestigt ist. Ein in die Lenkspindel eingebrachter Lenkbefehl wird mittels Drehwinkel- bzw. Drehmomentsensoren erfasst, und ein daraus erzeugtes elektrisches Steuersignal wird an einen Lenksteller abgeben, der mittels eines elektrischen Stellantriebs einen entsprechenden Lenkeinschlag der Räder einstellt.Steer-by-wire steering systems for motor vehicles counteract manual steering commands of the driver, such as conventional mechanical steering systems, by rotation of a steering wheel which is fastened to the steering column on the steering column on the steering spindle. A steering command introduced into the steering spindle is detected by means of rotational angle or torque sensors, and an electrical control signal generated therefrom is delivered to a steering actuator which adjusts a corresponding steering angle of the wheels by means of an electric actuator.

Bei steer-by-wire-Systemen erhält der Fahrer von den gelenkten Rädern keine unmittelbare mechanische Rückmeldung über den Lenkstrang, welche bei konventionellen mechanisch gekoppelten Lenkungen als Reaktions- bzw. Rückstellmoment in Abhängigkeit von der Fahrbahnbeschaffenheit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem aktuellen Lenkwinkel und weiterer Betriebszustände zum Lenkrad zurückgemeldet wird. Eine fehlende haptische Rückmeldung erschwert dem Fahrer jedoch, aktuelle Fahrsituationen sicher zu erfassen und angemessene Lenkmanöver durchzuführen, wodurch die Fahrzeuglenkbarkeit und damit die Fahrsicherheit beeinträchtigt werden.In steer-by-wire systems, the driver of the steered wheels receives no direct mechanical feedback on the steering line, which in conventional mechanically coupled steering as reaction or restoring torque depending on the road condition, the vehicle speed, the current steering angle and other operating conditions is reported back to the steering wheel. However, a lack of haptic feedback makes it more difficult for the driver to reliably detect current driving situations and to carry out appropriate steering maneuvers, which impairs the vehicle's steering ability and thus the driving safety.

Zur Erzeugung eines realistischen Fahrgefühls ist es im Stand der Technik bekannt, aus einer tatsächlichen momentanen Fahrsituation Parameter wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkwinkel, Lenkungs-Reaktionsmoment und dergleichen zu erfassen oder in einer Simulation zu berechnen, und aus diesen Größen ein Rückkopplungs-Signal zu bilden, welches in einen Feedback-Aktuator eingespeist wird. Der Feedback-Aktuator ist in die Lenksäule integriert und weist eine Aktuatoreinheit auf, die einen als Handmoment- oder Lenkradsteller dienenden elektrischen Stellantrieb umfasst. Mittels eines Stellmotors koppelt dieser Stellantrieb abhängig vom Rückkopplungs-Signal ein dem realen Reaktionsmoment entsprechendes Rückstellmoment (Feedbackmoment) über die Lenkspindel in das Lenkrad ein. Derartige „Force-feedback“-Systeme geben dem Fahrer den Eindruck einer realen Fahrsituation wie bei einer konventionellen, mechanisch gekoppelten Lenkung, was eine intuitive Reaktion erleichtert.In order to produce a realistic driving feel, it is known in the prior art to detect parameters such as vehicle speed, steering angle, steering reaction torque and the like from an actual instantaneous driving situation or to calculate them in a simulation and to form from these variables a feedback signal which is fed into a feedback actuator. The feedback actuator is integrated into the steering column and has an actuator unit that includes an electric actuator serving as a hand torque or steering wheel actuator. By means of a servomotor, this actuator couples depending on the feedback signal a the real reaction torque corresponding restoring torque (feedback torque) via the steering shaft in the steering wheel. Such "force-feedback" systems give the driver the impression of a real driving situation as in a conventional, mechanically coupled steering, which facilitates an intuitive response.

Im Stand der Technik ist aus der WO 2010/112512 A1 eine Lenksäule mit einem Feedback-Aktuator bekannt, der eine von einem elektrischen Stellmotor um eine Rotorachse drehend antreibbare Aktuatorwelle aufweist. Die Aktuatorwelle wird gebildet durch die Rotorwelle des Stellmotors, und ist einstückig mit der Lenkspindel ausgebildet.In the prior art is from the WO 2010/112512 A1 a steering column with a feedback actuator known, which has one of an electric servomotor to rotate about a rotor axis driven actuator shaft. The actuator shaft is formed by the rotor shaft of the servomotor, and is formed integrally with the steering shaft.

Die bekannte Lösung erfordert durch die direkte Kopplung der Rotorwelle mit der Lenkspindel zur Erzeugung eines definierten Rückstellmoments eine hochgenaue und aufwendige Motorsteuerung. Außerdem ist die integrierte Bauweise der Lenkspindel mit dem Rotor aufwendig in Herstellung und Montage, und unflexibel bezüglich der Anpassung an unterschiedliche Bauformen von Steer-by-Wire-Lenksystemen.The known solution requires by the direct coupling of the rotor shaft with the steering shaft for generating a defined restoring moment a highly accurate and complex motor control. In addition, the integrated design of the steering shaft with the rotor is expensive to manufacture and assemble, and inflexible in terms of adaptation to different types of steer-by-wire steering systems.

Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenksäule mit einem verbesserten Feedback-Aktuator anzugeben, der mit geringerem Aufwand herstellbar und flexibel anpassbar ist.In view of the above-explained problem, it is an object of the present invention to provide a steering column with an improved feedback actuator, which can be produced with less effort and flexibly adapted.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a steering column with the features of claim 1. Advantageous further developments will become apparent from the dependent claims.

Bei einer Lenksäule mit einem Feedback-Aktuator für ein Steer-by-wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine in einer Manteleinheit um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkspindel und eine Aktuatoreinheit, die eine von einem elektrischen Stellmotor um eine Rotorachse drehend antreibbare Aktuatorwelle aufweist, die mit der Lenkspindel drehmomentschlüssig verbunden ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Aktuatorwelle über eine versatzausgleichend ausgebildete Entkopplungseinrichtung mit der Lenkspindel drehmomentschlüssig verbunden ist.In a steering column with a feedback actuator for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, comprising a steering shaft rotatably mounted in a shell unit about a longitudinal axis and an actuator unit, which has one of an electric servomotor about a rotor axis rotatably driven actuator shaft, the is connected torque-lock with the steering shaft, the invention provides that the actuator shaft is connected torque-locking manner via an offset compensating trained decoupling device with the steering shaft.

Dadurch, dass die Lenkspindel von der Aktuatorwelle separat ausgebildet ist, wird eine vorteilhafte, rationelle Fertigung und Montage ermöglicht, ähnlich wie bei einer konventionellen Lenksäule. Eine Lagerung der Lenkspindel in zwei Lagern, bevorzugt Wälzlagern, die in der Manteleinheit mit Abstand in Richtung der Längsachse angeordnet sind, ermöglicht eine Optimierung der Steifigkeit und Resonanzfrequenz.Characterized in that the steering shaft is formed separately from the actuator shaft, an advantageous, rational production and assembly is possible, similar to a conventional steering column. A bearing of the steering shaft in two bearings, preferably rolling bearings, which are arranged in the shell unit at a distance in the direction of the longitudinal axis, allows an optimization of the rigidity and resonance frequency.

Die Aktuatoreinheit kann unabhängig von dem im Bereich der Lenkspindel zur Verfügung stehenden Bauraum baulich gestaltet und dimensioniert werden. Dadurch ist eine flexible Anpassung an unterschiedlich ausgebildete Lenksäulen mit relativ geringem Aufwand möglich. Beispielsweise kann zwischen dem Stellmotor und der davon angetriebenen Aktuatorwelle ein Getriebe eingesetzt sein, so dass ein kleiner bauender Stellmotor einsetzbar ist. Für spezielle Anwendungen ist ein Direktantrieb der Aktuatorwelle ebenfalls denkbar.The actuator unit can be structurally designed and dimensioned independently of the space available in the area of the steering spindle become. As a result, a flexible adaptation to differently designed steering columns with relatively little effort is possible. For example, between the servomotor and the actuator shaft driven therefrom, a transmission can be used, so that a smaller constructive actuator can be used. For special applications, a direct drive of the actuator shaft is also conceivable.

Sowohl für die Fertigung, als auch für einen sicheren und verschleißarmen Dauerbetrieb ist es vorteilhaft, dass zwischen der Aktuatorwelle und der Lenkspindel eine versatzausgleichend ausgebildete Entkopplungseinrichtung angeordnet ist. Über die Entkopplungseinrichtung kann ein von dem Feedback-Aktuator erzeugtes Rückstellmoment von der Aktuatoreinheit auf die Lenkspindel übertragen werden. Dabei ist vorteilhaft, dass ein möglicher Achsversatz zwischen der Rotorachse der Aktuatorwelle und der Längsachse der Lenkspindel, der aufgrund von Toleranzen bei der Montage der Aktuatoreinheit, oder auch bei extrem hohen Belastungen im Betrieb auftreten kann, beispielsweise ein Radial- und/oder Winkelversatz, von der Entkopplungseinrichtung kompensiert werden kann. Dadurch sind die Aktuatorwelle und die Lenkspindel bezüglich der Übertragung potentiell schädlicher Radial- und Axialkräfte wirksam voneinander entkoppelt. Im Betrieb auftretende Reibung, Geräuschbildung und Verschleiß werden dadurch reduziert.Both for the production, as well as for a safe and low-wear continuous operation, it is advantageous that between the actuator shaft and the steering spindle, a displacement compensating trained decoupling device is arranged. By means of the decoupling device, a restoring torque generated by the feedback actuator can be transmitted from the actuator unit to the steering spindle. It is advantageous that a possible axial offset between the rotor axis of the actuator shaft and the longitudinal axis of the steering shaft, which may occur due to tolerances in the assembly of the actuator unit, or even at extremely high loads during operation, for example, a radial and / or angular misalignment of the decoupling device can be compensated. As a result, the actuator shaft and the steering shaft are effectively decoupled from each other with respect to the transmission of potentially damaging radial and axial forces. During operation, friction, noise and wear are reduced.

Für die optimierte Konstruktion einer Lenksäule ist es vorteilhaft, dass eine räumlich eindeutig definierte Lagerung der Lenkspindel in zwei auf der Längsachse beabstandeten Lagern, und auch eine definierte Lagerung der Aktuatorwelle erfolgen kann, ohne dass eine überdefinierte Lagersituation auftritt, die zu problematischen Lagerbelastungen selbst bei geringem Achsversatz oder Fehlorientierung führen kann. Dank der erfindungsgemäßen Entkopplung können die Lageranordnungen der Aktuatoreinheit und der Lenkspindel weitgehend unabhängig voneinander optimiert werden, wodurch das Schwingungsverhalten, die Steifigkeit, das Verschleißverhalten und die Betriebssicherheit verbessert werden können.For the optimized construction of a steering column, it is advantageous that a spatially clearly defined bearing of the steering spindle in two spaced on the longitudinal axis bearings, and also a defined storage of the actuator shaft can be done without an over-defined storage situation occurs, the problematic bearing loads even at low Misalignment or misalignment can result. Thanks to the decoupling according to the invention, the bearing arrangements of the actuator unit and the steering spindle can be optimized largely independently of each other, whereby the vibration behavior, rigidity, wear behavior and reliability can be improved.

Die Aktuatorwelle kann etwa in einem Mittenabschnitt in der Aktuatoreinheit aufgenommen sein. Weiterhin ist es denkbar und möglich, dass die Aktuatorwelle länger ausgebildet ist und bis zum Rand näher zur Rotorachse hin reicht oder auch aus der Aktuatoreinheit hinausragt.The actuator shaft can be accommodated approximately in a middle section in the actuator unit. Furthermore, it is conceivable and possible that the actuator shaft is longer and extends to the edge closer to the rotor axis out or even protrudes from the actuator unit.

Die Entkopplungseinrichtung kann radial- und/oder winkel- und/oder axialversatzausgleichend ausgebildet sein. Dadurch kann die Aktuatoreinheit mit geringeren Toleranzanforderungen hinsichtlich der exakten koaxialen Ausrichtung von Rotor- und Längsachse an der Lenksäule befestigt werden, wodurch der Fertigungs- und Montageaufwand verringert werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Entkopplungseinrichtung zum Ausgleich von Radial- und Winkelversatz ausgebildet ist, wodurch die Hauptursachen schädlicher Lagerlasten weitgehend vermieden werden.The decoupling device can be configured radially and / or angularly and / or axially offset compensating. As a result, the actuator unit can be fastened to the steering column with lower tolerance requirements with regard to the exact coaxial alignment of rotor and longitudinal axis, as a result of which the manufacturing and assembly costs can be reduced. It is particularly advantageous that the decoupling device is designed to compensate for radial and angular misalignment, whereby the main causes of harmful bearing loads are largely avoided.

Bevorzugt kann die Entkopplungseinrichtung an einem aktuatorseitigen Ende der Lenkspindel angebracht sein. Bei dieser Ausführung sind die Lenkspindel und die Aktuatorwelle in Achsrichtung hintereinander angeordnet. Bis auf einen eventuellen Achsversatz, der durch die Entkopplungseinrichtung kompensiert werden kann, fluchten die Rotorachse und die Längsachse. Das aktuatorseitige Ende befindet sich bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahrzeugs am vorderen, dem Fahrer abgewandten Ende der Lenkspindel. Dort ist die Aktuatoreinheit fahrzeugseitig angebracht.Preferably, the decoupling device may be attached to an actuator end of the steering shaft. In this embodiment, the steering shaft and the actuator shaft are arranged one behind the other in the axial direction. Except for a possible axial offset, which can be compensated by the decoupling device, the rotor axis and the longitudinal axis are aligned. The actuator end is based on the direction of travel of the vehicle at the front, facing away from the driver end of the steering shaft. There, the actuator is mounted on the vehicle side.

An dem aktuatorfernen, fahrerseitigen Ende kann die Lenkspindel bevorzugt Befestigungsmittel zur Anbringung eines Lenkrads aufweisen, beispielsweise in Form eines Befestigungsabschnitts umfassend Formschluss- und/oder Kraftschlusselemente.At the actuator-remote, driver-side end, the steering spindle may preferably have fastening means for attaching a steering wheel, for example in the form of a fastening section comprising interlocking and / or force-locking elements.

Die Entkopplungseinrichtung kann eine mit der Aktuatorwelle verbindbare Aktuatorkupplung und eine mit der Lenkspindel verbindbare Spindelkupplung aufweisen. Die Aktuatorkupplung bildet die Eingangskupplung, über die von der Aktuatorwelle ein Rückstellmoment in die Entkopplungseinrichtung eingebracht werden kann, und die Spindelkupplung bildet die Ausgangskupplung zur Übertragung des Rückstellmoments von der Entkopplungseinrichtung auf die Lenkspindel. Die Aktuator- und Spindelkupplung können form-, kraft- und/oder reibschlüssig zusammenwirkende Kupplungselemente aufweisen, welche mit korrespondierenden Kupplungselementen an der Aktuatorwelle und der Lenkspindel zusammenwirken.The decoupling device can have an actuator clutch which can be connected to the actuator shaft and a spindle clutch which can be connected to the steering spindle. The actuator clutch forms the input clutch, via which a restoring torque can be introduced from the actuator shaft into the decoupling device, and the spindle clutch forms the output clutch for transmitting the restoring torque from the decoupling device to the steering shaft. The actuator and spindle clutch can form, force and / or frictionally cooperating coupling elements which cooperate with corresponding coupling elements on the actuator shaft and the steering shaft.

Die Entkopplungseinrichtung kann ein elastisches Übertragungselement aufweisen. Das Übertragungselement dient zur Übertragung der Rückstellmoments zwischen Aktuatorwelle und Lenkspindel, wobei es eine Querverformung zulässt, um einen möglichen Radial- und/oder Winkelversatz nachgiebig aufnehmen zu können. Das Übertragungselement kann ein oder mehrere Federelemente oder Elastomerkörper aufweisen, welche im Drehmomentschluss angeordnet sind, beispielsweise zwischen einer Aktuatorkupplung und einer Spindelkupplung der Entkopplungseinrichtung. Vorzugsweise hat das Übertragungselement eine vorgegebene, relativ hohe Torsionssteifigkeit, um ein Rückstellmoment reaktionsschnell und mit geringem Winkelverzug übertragen zu können. Die Biegesteifigkeit kann vorgegeben werden, dass für einen gegebenen maximal zulässigen Achsversatz die über das Übertragungselement zwischen Aktuatorwelle und Lenkspindel übertragenen Querkräfte unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts bleiben.The decoupling device may have an elastic transmission element. The transmission element is used to transmit the restoring torque between the actuator shaft and the steering shaft, wherein it allows a transverse deformation to accommodate a possible radial and / or angular displacement yielding. The transmission element may comprise one or more spring elements or elastomer bodies which are arranged in the torque connection, for example between an actuator coupling and a spindle coupling of the decoupling device. Preferably, the transmission element has a predetermined, relatively high torsional rigidity in order to be able to transmit a restoring moment in a reaction-fast manner and with a low angular distortion. The flexural stiffness can be specified that for a given maximum allowable axis offset over the Transmission element between the actuator shaft and steering shaft transmitted transverse forces remain below a predetermined limit.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Übertragungselement mindestens einen Elastomerkörper aufweist. Der Elastomerkörper kann ein oder mehrere gummielastisch verformbare Elemente aufweisen, beispielsweise einen Gummikörper oder ein Stahlkissen, ein oder mehrere Federelemente, welche einen runden oder unrunden Innenquerschnitt aufweisen können, der als drehmomentübertragendes Element zwischen Aktuator- und Spindelkupplung angebracht ist. Die Elastizität und Steifigkeit können gewählt werden, dass die torsionale Verformung bei der Drehmomentübertragung innerhalb vorgegebener Toleranzen bleibt, wobei der geforderte Ausgleich von Wellenversatz gewährleistet ist. Der Elastomerkörper kann mit einer Aktuatorkupplung und einer Spindelkupplung verbunden sein, beispielsweise mittels einer stoff- und/oder formschlüssigen Verbindung, die zur Übertragung des Rückstellmoments geeignet ist, beispielsweise einer Verklebung oder Verschweißung.A preferred embodiment provides that the transmission element has at least one elastomeric body. The elastomeric body may comprise one or more elastically deformable elements, for example a rubber body or a steel pad, one or more spring elements, which may have a round or non-circular inner cross section, which is mounted as a torque transmitting element between the actuator and spindle coupling. The elasticity and stiffness can be chosen so that the torsional deformation during torque transmission remains within predetermined tolerances, whereby the required compensation of shaft misalignment is ensured. The elastomeric body may be connected to an actuator clutch and a spindle clutch, for example by means of a material and / or positive connection, which is suitable for transmitting the restoring torque, for example a bond or welding.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Elastomerelement rohrförmig, mit einer hohlzylindrischen Grundform ausgebildet sein. Die Spindelkupplung kann einen mit dem Elastomerkörper verbundenen Innenring umfassen, mit dem die Lenkspindel drehmomentschlüssig verbindbar ist. Der Elastomerkörper kann zwischen dem Innenring und einem Aussenring gebildet sein. Der rohrförmige Innenring kann in der Öffnung angebracht sein, und kann seinerseits einen unrunden Innenquerschnitt haben, in den das akuatorseitige Ende der Lenkspindel formschlüssig zur Übertragung des Rückstellmoments axial eingreifen kann. Dadurch kann eine Spindelkupplung gebildet werden. Beispielsweise kann der Innenquerschnitt korrespondierend zum Außenquerschnitt der Lenkspindel mehreckig ausgebildet sein, oder ein sogenanntes Kleeblattprofil haben, welches gebildet wird aus einer zylindrischen oder mehreckigen Grundprofil, welches bogenförmige radiale Aus- und/oder Einformungen aufweist. Mit dem Elastomerkörper, der beispielsweise aus einem Gummimaterial besteht, kann der Innenring formschlüssig, und alternativ oder bevorzugt zusätzlich stoffschlüssig verbunden sein, beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen oder Vulkanisieren. Dadurch weist das Übertragungselement die Spindelkupplung auf.In an advantageous embodiment, the elastomer element may be tubular, formed with a hollow cylindrical basic shape. The spindle coupling may comprise an inner ring connected to the elastomeric body, to which the steering spindle can be connected in a torque-locking manner. The elastomeric body may be formed between the inner ring and an outer ring. The tubular inner ring may be mounted in the opening, and in turn may have a non-circular inner cross-section, in which the akuatorseitige end of the steering shaft can interlock positively engage the transmission of the restoring moment. As a result, a spindle clutch can be formed. For example, the inner cross section corresponding to the outer cross section of the steering spindle may be polygonal, or may have a so-called trefoil profile, which is formed from a cylindrical or polygonal basic profile, which has arcuate radial and / or recesses. With the elastomeric body, which consists for example of a rubber material, the inner ring can be positively connected, and alternatively or preferably additionally cohesively, for example by gluing, welding or vulcanization. As a result, the transmission element has the spindle coupling.

Eine rohrförmige Spindelkupplung mit einem vorangehend beschriebenen unrunden Öffnungsquerschnitt, in die das aktuatorseitige Ende der Lenkspindel formschlüssig axial, in Richtung der Längsachse einsteckbar ist, hat weiterhin den Vorteil einer einfachen Montierbarkeit. Die Aktuatoreinheit kann einfach über eine geeignete Verbindung in axialer Richtung am aktuatorseitigen, in Fahrtrichtung vorderen Ende der Manteleinheit fixiert werden, wobei die Lenkspindel formschlüssig in die erfindungsgemäße Entkopplungseinrichtung eingreift. Möglicherweise bei dieser Verbindung auftretender Achsversatz zwischen der Aktuatorwelle und der Lenkspindel wird durch die Entkopplungseinrichtung ausgeglichen, und die Lenkspindel ist gegen unerwünschte und potentiell beeinträchtigende Querlasten entkoppelt. Dadurch kann der Fertigungs- und Montageaufwand reduziert werden.A tubular spindle coupling with a non-circular opening cross-section described above into which the actuator-side end of the steering spindle can be inserted in a form-fitting axial, in the direction of the longitudinal axis, further has the advantage of easy mounting. The actuator unit can be easily fixed via a suitable connection in the axial direction on the actuator side, in the direction of travel front end of the shell unit, wherein the steering shaft engages positively in the decoupling device according to the invention. Possibly occurring in this connection axial offset between the actuator shaft and the steering shaft is compensated by the decoupling, and the steering shaft is decoupled against unwanted and potentially affecting cross loads. As a result, the manufacturing and assembly costs can be reduced.

An dem Elastomerelement kann weiterhin ein Außenring angebracht sein, der mit der Aktuatorkupplung verbindbar ist. Beispielsweise kann an einem hohlzylindrischen Elastomerelement außen ein rohrförmiger Außenring stoff- und/oder formschlüssig festgelegt sein, der mit einer korrespondierenden Aufnahmeeinrichtung der Aktuatorwelle verbindbar ist.Furthermore, an outer ring which can be connected to the actuator coupling can be attached to the elastomer element. For example, on a hollow cylindrical elastomeric element outside a tubular outer ring material and / or positively fixed, which is connectable to a corresponding receiving means of the actuator shaft.

Eine Ausführungsform kann vorsehen, dass das Übertragungselement mindestens ein starres Verstärkungselement aufweist. Mittels eines oder mehrerer Verstärkungselemente, die zusammen mit dem Übertragungselement im Kraftfluss der Drehmomentübertragung liegen, kann die Verformbarkeit bzw. die Steifigkeit der Entkopplungseinrichtung gezielt vorgegeben oder begrenzt werden. Ein Verstärkungselement kann bevorzugt aus einem Material mit höherer Steifigkeit als das Elastomermaterial ausgebildet sein, beispielsweise können ein oder mehrere stiftförmige Metall- oder Stahlelemente mit einem gummiartigen Elastomerkörper verbunden sein, und bevorzugt darin eingebettet und stoffschlüssig fixiert werden. Die stiftförmigen Elemente können parallel zur Längsachse angeordnet sein, wodurch die Torsionssteifigkeit und die Biegesteifigkeit eingestellt werden können. Es ist denkbar und möglich, dass ein oder mehrere Verstärkungselemente als Rippen oder Federelemente, wie beispielsweise eine Tellerfeder, ausgebildet sind, welche parallel zueinander ausgebildet sind und senkrecht zur Längsachse angeordnet sind. Die Verstärkungselemente können weiterhin X-förmig oder V-förmig angeordnet sind. Weiterhin kann durch ein Verstärkungselement eine Überlastsicherung realisiert sein, welche bei einer Beschädigung des Elastomerkörpers weiterhin eine Drehmomentübertragung ermöglicht.An embodiment may provide that the transmission element has at least one rigid reinforcement element. By means of one or more reinforcing elements, which lie in the force flow of the torque transmission together with the transmission element, the deformability or the rigidity of the decoupling device can be intentionally predetermined or limited. A reinforcing element may preferably be formed of a material having a higher rigidity than the elastomer material, for example, one or more pin-shaped metal or steel elements may be connected to a rubbery elastomeric body, and preferably embedded therein and firmly bonded. The pin-shaped elements can be arranged parallel to the longitudinal axis, whereby the torsional stiffness and the flexural rigidity can be adjusted. It is conceivable and possible that one or more reinforcing elements are formed as ribs or spring elements, such as a plate spring, which are formed parallel to each other and are arranged perpendicular to the longitudinal axis. The reinforcing elements can furthermore be arranged X-shaped or V-shaped. Furthermore, an overload protection can be realized by a reinforcing element, which further allows a torque transmission in case of damage to the elastomeric body.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Kupplungseinrichtung eine Überlastkupplung mit im losen Formschluss angeordneten Formschlusselementen aufweist. Die Überlastkupplung kann im Drehmomentfluss zwischen Aktuatorwelle und Lenkspindel parallel zum Übertragungselement angeordnet sein. Im normalen Betrieb, wenn das Übertragungselement durch das übertragene Rückstellmoment innerhalb vorgegebener Winkeltoleranzen tordiert wird, haben die miteinander korrespondierenden Formschlusselemente, die eingangsseitig drehfest mit der Akuatorwelle und ausgangsseitig mit der Lenkspindel verbunden sind, bezüglich Drehung um die Längsachse Winkelspiel zueinander, und tragen nicht zur Drehmomentübertragung bei. Erst falls das Übertragungselement durch Überlastung oder Beschädigung über die Winkeltoleranz hinaus tordiert wird, kommen die Formschlusselemente in Umfangsrichtung in Eingriff miteinander und bilden einen zur Drehmomentübertragung wirksamen Formschluss zwischen Aktuatorwelle und Lenkspindel. Beispielsweise kann ein Formschlusselement einen über eine Aktuatorkupplung mit der Aktuatorwelle verbundenen Flansch mit einer unrunden Formschlussöffnung aufweisen, durch die sich die korrespondierend unrunde Lenkspindel in Achsrichtung im losen Formschluss erstreckt, wobei sie im weiteren Verlauf in bestehendem Formschluss über eine Spindelkupplung drehmomentschlüssig mit der Entkopplungseinrichtung verbunden ist.An advantageous embodiment of the invention provides that the coupling device has an overload clutch with arranged in loose form fit positive locking elements. The overload clutch may be arranged in the torque flow between the actuator shaft and the steering shaft parallel to the transmission element. In normal operation, when the transmission element is twisted by the transmitted restoring torque within predetermined angular tolerances, they have with each other corresponding interlocking elements, the input side rotatably connected to the Akuatorwelle and the output side are connected to the steering shaft, with respect to rotation about the longitudinal axis angular play with each other, and do not contribute to the torque transmission. Only if the transmission element is twisted by overloading or damage beyond the angular tolerance addition, the interlocking elements come into engagement with each other in the circumferential direction and form a form fit between the actuator shaft and the steering shaft effective for torque transmission. For example, a form-fitting element having a connected via an actuator coupling with the actuator shaft flange having a non-round positive connection opening through which the corresponding non-circular steering shaft extends in the axial direction in loose positive engagement, being connected in the course in existing positive connection via a spindle coupling torque-locking with the decoupling device ,

Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Manteleinheit ein in einem Außenmantelrohr teleskopierbar angeordnetes Innenmantelrohr, und die Lenkspindel eine in einer Außenspindel teleskopierbar angeordnete Innenspindel aufweist. Dadurch wird eine an sich bekannte, in Längsrichtung parallel zur Längsachse verstellbare Lenksäulenanordnung realisiert. Die Aktuatoreinheit kann am vorderen, aktuatorseitigen Ende der unteren, karosserieseitig axial fixierten Manteleinheit fixiert sein.Preferably, it can be provided that the jacket unit has an inner jacket tube telescopically arranged in an outer jacket tube, and the steering spindle has an inner spindle telescopically arranged in an outer spindle. As a result, a known per se, adjustable in the longitudinal direction parallel to the longitudinal axis steering column assembly is realized. The actuator unit can be fixed at the front, actuator end of the lower, body-side axially fixed shell unit.

Eine vorteilhafte Ausführung kann vorsehen, dass die Lenkspindel in der Manteleinheit in zwei mit Abstand in Richtung der Längsachse angeordneten Lagern gelagert ist. Durch die beiden Lager wird eine räumlich definierte Lagerung erzeugt, beispielsweise kann die Lenkspindel in zwei Wälzlagern in der Manteleinheit gelagert sein, wodurch eine hohe Steifigkeit der Lenksäule gewährleistet ist. Bei einer längsverstellbaren Lenksäule kann eine fahrerseitige, hintere Lenkspindel, welche mit einer aktuatorseitigen, vorderen Lenkspindel drehmomentschlüssig, längs teleskopierbar verbunden ist, in zwei Lagern in einem fahrerseitigen, hinteren Mantelrohr gelagert sein, welches relativ zu einem aktuatorseitigen, vorderen Mantelrohr teleskopierbar ist. Die Aktuatoreinheit kann mit dem vorderen Mantel verbunden sein, wobei die Aktuatorwelle erfindungsgemäß über die Entkopplungseinrichtung mir der vorderen Lenkwelle verbunden ist. Dadurch, dass ein durch hohe Quer- oder Biegekräfte erzeugter Achsversatz ausgeglichen wird, wird eine verbesserte Übertragung von Rückstellmomenten und eine Teleskopierbarkeit gewährleistet.An advantageous embodiment can provide that the steering spindle is mounted in the shell unit in two spaced bearings in the direction of the longitudinal axis bearings. By the two bearings a spatially defined storage is generated, for example, the steering shaft can be mounted in two rolling bearings in the shell unit, whereby a high rigidity of the steering column is guaranteed. In the case of a longitudinally adjustable steering column, a driver-side, rear steering spindle, which is torque-connected with an actuator-side front steering spindle, can be telescopically mounted in two bearings in a driver-side, rear jacket tube which can be telescoped relative to an actuator-side, front jacket tube. The actuator unit may be connected to the front shell, wherein the actuator shaft according to the invention is connected via the decoupling device with the front steering shaft. The fact that an offset caused by high transverse or bending forces offset axis, an improved transmission of restoring moments and telescoping is guaranteed.

Die hintere Lenkspindel kann eine rohrförmige Außenspindel sein, an der fahrerseitig ein Lenkrad anbringbar ist, und in die aktuatorseitig, von vorn eine als Innenspindel ausgebildete vordere Lenkspindel drehmomentschlüssig und teleskopierbar eintaucht. Der vordere, aktuatorseitige Mantel kann als Außenmantelrohr ausgebildet sein, in das von hinten der als Innenmantelrohr ausgebildete hintere, fahrerseitige Mantel teleskopierbar eintaucht. Die Teleskopanordnungen von Lenkspindel und Manteleinheit können prinzipiell auch jeweils umgekehrt ausgebildet sein.The rear steering spindle may be a tubular outer spindle, on the driver side, a steering wheel is attachable, and in the actuator side, from the front as an inner spindle formed front steering shaft torque-locking and telescoping dips. The front, actuator-side jacket may be formed as an outer jacket tube, in which from the rear formed as an inner jacket tube rear, driver-side jacket dips telescopically. The telescopic arrangements of the steering spindle and the jacket unit can in principle also be designed reversed in each case.

Figurenlistelist of figures

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

  • 1 eine erfindungsgemäße Lenksäule in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
  • 2 die Lenksäule gemäß 1 in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
  • 3 ein Längsschnitt durch eine Lenksäule gemäß 1,
  • 4 eine teilweise perspektivische Ansicht der Lenksäule gemäß 1 in auseinander gezogenem Zustand,
  • 5 die Entkopplungseinrichtung in einer vergrößerten Detailansicht von 4,
  • 6 eine weitere Ansicht wie in 5 in auseinander gezogenem Zustand,
  • 7 eine Explosionsdarstellung der Entkopplungseinrichtung der Lenksäule gemäß der vorangehenden Figuren.
Advantageous embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. In detail show:
  • 1 a steering column according to the invention in a schematic perspective view,
  • 2 the steering column according to 1 in a further perspective view,
  • 3 a longitudinal section through a steering column according to 1 .
  • 4 a partial perspective view of the steering column according to 1 in an extended state,
  • 5 the decoupling device in an enlarged detail view of 4 .
  • 6 another view like in 5 in an extended state,
  • 7 an exploded view of the decoupling device of the steering column according to the preceding figures.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by a steering column for a motor vehicle having the features of claim 1. Advantageous developments emerge from the subclaims.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.

1 und 2 zeigen in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten eine Lenksäule 1 eines steer-by-wire-Lenksystems, in 1 von hinten links, und in 2 von hinten rechts, jeweils bezogen auf die Fahrtrichtung. 1 and 2 show in different perspective views a steering column 1 a steer-by-wire steering system, in 1 from the back left, and in 2 from the back right, in each case based on the direction of travel.

Die Lenksäule umfasst eine Manteleinheit 2, in der eine Lenkspindel 3 um ihre Längsachse L drehbar gelagert ist. An ihrem hinteren, fahrerseitigen Ende weist die Lenkspindel 3 einen Befestigungsabschnitt 30 zur Anbringung eines hier nicht dargestellten Lenkrads auf.The steering column comprises a jacket unit 2 in which a steering spindle 3 around its longitudinal axis L is rotatably mounted. At its rear, driver-side end, the steering shaft 3 a fixing section 30 for attaching a steering wheel, not shown here.

Eine Trageinheit 4 weist Befestigungsöffnungen 41 zur Anbringung an einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie auf, und hat zwei nach unten gerichtete Seitenwangen 42, zwischen denen die Manteleinheit 2 aufgenommen ist.A carrying unit 4 has mounting holes 41 for attachment to a not shown Vehicle body on, and has two side cheeks facing down 42 , between which the shell unit 2 is included.

Eine Feststelleinrichtung 5 kann durch Drehung eines Feststellhebels 51, der mit einer Spannachse 52 verbunden ist, wahlweise in Fixier- oder Löseposition umgeschaltet werden. In Fixierposition ist die Manteleinheit 2 positionsfest zwischen den Seitenwangen 42 eingespannt. In Löseposition kann die Manteleinheit 2 zur Höhenverstellung der Lenksäule 1 um eine im vorderen Bereich angeordnete horizontale Schwenkachse 53 in Höhenrichtung H auf oder ab verschwenkt werden, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet.A locking device 5 can by turning a locking lever 51 that with a cocking axis 52 is connected, optionally switched to fixing or release position. In fixing position is the shell unit 2 positionally fixed between the side walls 42 clamped. In the release position, the jacket unit 2 for height adjustment of the steering column 1 around a horizontal pivot axis arranged in the front area 53 be pivoted in the height direction H up or down, as indicated by the double arrow.

Die Manteleinheit 2 wird gebildet durch ein Außenmantelrohr 21, in dem ein Innenmantelrohr 22 in Längsrichtung, d.h.in Richtung der Längsachse L teleskopierbar aufgenommen ist, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet.The shell unit 2 is formed by an outer jacket tube 21 in which an inner jacket tube 22 in the longitudinal direction, ie the direction of the longitudinal axis L is recorded telescopically, as indicated by the double arrow.

Die Lenkspindel 3 weist eine Innenspindel 31 auf, die in Längsrichtung teleskopierbar in eine Außenspindel 32 eingesetzt ist. Am hinteren, fahrerseitigen Ende weist die Außenspindel 32 den Befestigungsabschnitt 30 auf. Die Außenspindel 32 ist in zwei Lagern 33, bevorzugt Wälzlagern, die Abstand in Richtung der Längsachse L haben, in dem Innenmantelrohr 22 um die Längsachse L drehbar gelagert. Die Anordnung der Lager 33 ist in 3 und 4 erkennbar, wobei in 4 zur besseren Übersicht das Außenmantelrohr 21 weggelassen ist.The steering spindle 3 has an internal spindle 31 on, which telescopes longitudinally in an outer spindle 32 is used. At the rear, driver-side end has the outer spindle 32 the attachment section 30 on. The outer spindle 32 is in two camps 33 , Rolling bearings preferred, the distance in the direction of the longitudinal axis L have, in the inner jacket tube 22 around the longitudinal axis L rotatably mounted. The arrangement of the bearings 33 is in 3 and 4 recognizable, in 4 for a better overview, the outer jacket tube 21 is omitted.

Die Innenspindel 31 hat ein unrundes Außenprofil, im dargestellten Beispiel ein sogenanntes Kleeblattprofil, welches eine quadratische Grundform mit im Querschnitt bogenförmigen, nutförmigen Einformungen 750 hat. Das Außenprofil ist bezüglich Drehung um die Längsachse L formschlüssig in das Innenprofil der Außenspindel 32 eingesetzt, wie 5 deutlich entnehmbar ist.The inner spindle 31 has a non-circular outer profile, in the example shown a so-called cloverleaf profile, which has a square basic shape with arcuate cross-section, groove-shaped recesses 750 Has. The outer profile is with respect to rotation about the longitudinal axis L positively in the inner profile of the outer spindle 32 used, like 5 is clearly removable.

Am vorderen Ende der Manteleinheit 2 ist eine Aktuatoreinheit 6 angebracht, die über einen flanschförmigen Adapter 61 mit dem vorderen, aktuatorseitigen Ende des Außenmantels 21 verbunden ist. Die Aktuatoreinheit 6 umfasst einen elektrischen Stellmotor 62, von dem über ein im Einzelnen nicht dargestelltes Getriebe eine Aktuatorwelle 63 um eine Rotorachse R drehend antreibbar ist, wie in dem Längsschnitt von 3 erkennbar ist.At the front end of the jacket unit 2 is an actuator unit 6 attached, which has a flange adapter 61 with the front, actuator side end of the outer shell 21 connected is. The actuator unit 6 includes an electric servomotor 62 of which an actuator shaft via a transmission, not shown in detail 63 around a rotor axis R is rotationally driven, as in the longitudinal section of 3 is recognizable.

Die Aktuatorwelle 63 ist in zwei Rotorlagern 64, die Abstand voneinander in Richtung der Rotorachse R haben, in der Aktuatoreinheit 6 drehbar gelagert. Die Aktuatorwelle 63 kann, wie in 3 dargestellt, etwa in einem Mittenabschnitt in der Aktuatoreinheit 6 aufgenommen sein. Weiterhin ist es denkbar und möglich, dass die Aktuatorwelle 63 länger ausgebildet ist und bis zum Rand näher zur Rotorachse R hin reicht oder auch aus der Aktuatoreinheit 6 hinausragt.The actuator shaft 63 is in two rotor bearings 64 , the distance from each other in the direction of the rotor axis R have, in the actuator unit 6 rotatably mounted. The actuator shaft 63 can, as in 3 represented, for example in a central portion in the actuator unit 6 be included. Furthermore, it is conceivable and possible that the actuator shaft 63 is longer and up to the edge closer to the rotor axis R or even from the actuator unit 6 protrudes.

Bei optimaler Montage und ohne Einwirkung hoher Biegelasten ist die Rotorachse R identisch mit der Längsachse L, durch Toleranzen und/oder hohe von außen einwirkende Querkräfte kann ein Achsversatz auftreten, nämlich ein Winkel- und/oder Querversatz.With optimum assembly and without the action of high bending loads is the rotor axis R identical to the longitudinal axis L , tolerances and / or high external forces acting from the outside can cause an axial offset, namely an angular and / or transverse offset.

Zwischen der Aktuatorwelle 63 und der Innenspindel 31 ist eine Entkopplungseinrichtung 7 eingesetzt, die anhand der Darstellungen in den 3 bis 7 erläutert wird.Between the actuator shaft 63 and the inner spindle 31 is a decoupling device 7 used, based on the representations in the 3 to 7 is explained.

Mit der Aktuatorwelle 63 ist eine hohlzylindrische Aktuatorkupplung 71, im gezeigten Beispiel einstückig, ausgebildet, die topfförmig zur Lenkspindel 3 hin geöffnet ist.With the actuator shaft 63 is a hollow cylindrical actuator clutch 71 , in the example shown in one piece, formed, the pot-shaped to the steering shaft 3 is open.

In die Aktuatorkupplung 71 ist ein Übertragungselement 72 drehfest eingesetzt. Dieses weist einen hohlzylindrischen, rohrförmigen Elastomerkörper 73 auf, beispielsweise einen Gummikörper. Auf dessen äußerer Mantelfläche ist ein rohrabschnittförmiger Außenring 74 angebracht, beispielsweise durch stoffschlüssige Verbindung wie Vulkanisieren, Verkleben oder dergleichen. Der Außenring 74 ist drehfest mit der Aktuatorkupplung 71 verbunden.In the actuator coupling 71 is a transmission element 72 used rotatably. This has a hollow cylindrical tubular elastomer body 73 on, for example, a rubber body. On the outer circumferential surface is a pipe section-shaped outer ring 74 attached, for example by cohesive connection such as vulcanization, gluing or the like. The outer ring 74 is non-rotatable with the actuator coupling 71 connected.

Innen in der Öffnung des Elastomerkörpers 73 ist ein Innenring 75 befestigt, der einen formschlüssig bezüglich Drehung um die Längsachse L mit dem Außenquerschnitt der Innenspindel 31 korrespondierenden, im Beispiel kleeblattförmigen Innenquerschnitt hat. Der Innenring 75 kann ebenfalls stoffschlüssig mit dem Elastomerkörper 73 verbunden sein, und kann zusätzlich durch die unrunde Kleeblattform, die axial durchgehende, nutförmige Einformungen 750 hat, formschlüssig fixiert sein.Inside in the opening of the elastomeric body 73 is an inner ring 75 attached, the one form fit with respect to rotation about the longitudinal axis L with the outer cross section of the inner spindle 31 corresponding, in the example cloverleaf-shaped inner cross-section has. The inner ring 75 can also cohesively with the elastomeric body 73 be connected, and in addition by the non-round cloverleaf, the axially continuous, groove-shaped recesses 750 has to be positively fixed.

In den Innenring 75 kann die Innenspindel 31 in Längsrichtung ähnlich wie in die Außenspindel 32 formschlüssig eingreifen. Dadurch bildet der Innenring eine Spindelkupplung zur drehmomentschlüssigen Verbindung des elastischen Übertragungselements 72 und dadurch der Entkopplungseinrichtung 7 mit der Lenkspindel 3.In the inner ring 75 can the inner spindle 31 in the longitudinal direction similar to the outer spindle 32 interlock positively. As a result, the inner ring forms a spindle coupling for the torque-locking connection of the elastic transmission element 72 and thereby the decoupling device 7 with the steering spindle 3 ,

Mit dem Elastomerkörper 73 sind mehrere stiftförmige Verstärkungselemente 76 verbunden, vorzugsweise Metallstifte, beispielsweise Stahlstifte, die parallel zur Längsachse L bevorzugt unlösbar in das elastische Material eingebettet sind. Die Verstärkungselemente 76 können sich entlang der nutförmigen Einformungen 750 erstrecken, und eine Erhöhung der Torsionssteifigkeit des Übertragungselements 72 bewirken.With the elastomer body 73 are several pin-shaped reinforcing elements 76 connected, preferably metal pins, such as steel pins, which are parallel to the longitudinal axis L preferably indissolubly embedded in the elastic material. The reinforcing elements 76 can get along the groove-shaped indentations 750 extend, and an increase in the torsional stiffness of the transmission element 72 cause.

Es ist möglich, dass die Verstärkungselemente 76 bezüglich einer Drehmomentübertragung als Begrenzungselemente dienen. Hierzu können sie bezüglich der nutförmigen Einformungen 750 in losem Formschluss in Umfangsrichtung elastisch in dem Elastomerkörper 73 gehalten werden. Dadurch kann die Torsionssteifigkeit erhöht werden, und die maximale Torsion dadurch begrenzt werden, dass die Verstärkungselemente 76 in Eingriff mit den Einformungen 750 kommen. It is possible that the reinforcing elements 76 with respect to a torque transmission serve as limiting elements. For this they can with respect to the groove-shaped recesses 750 in loose fit in the circumferential direction elastically in the elastomer body 73 being held. As a result, the torsional rigidity can be increased, and the maximum torsion can be limited by the fact that the reinforcing elements 76 in engagement with the recesses 750 come.

An der Aktuatorkupplung 71 ist eine Überlastkupplung 77 angebracht. Diese ist im Beispiel scheibenförmig ausgebildet und weist eine zentrale Kupplungsöffnung 770 auf. Die Kupplungsöffnung 770 nimmt im zusammengesetzten Zustand, wie beispielsweise in den 3 oder 6 gezeigt, die unrunde Innenwelle 31 bezüglich Drehung um die Längsachse L in losem Formschluss auf. Damit ist gemeint, dass die Innenform der Kupplungsöffnung 770 mit der Außenform der Innenwelle 31 korrespondiert, beispielsweise wie diese kleeblattförmig ausgebildet ist, wobei im normalen Betrieb Spiel vorhanden ist, und kein Drehmoment übertragen wird. Erst wenn das Übertragungselement 72 durch ein hohes Drehmoment über einen vorgegebenen Grenzwert hinaus tordiert wird, kommt der Formschluss zwischen Kupplungsöffnung 770 und Innenspindel 31 wirksam zustande, und das Drehmoment wird von der Aktuatorkupplung 71 und die Überlastkupplung 77 an dem Übertragungselement 72 vorbei auf die Lenkspindel 3 übertragen.At the actuator clutch 71 is an overload clutch 77 appropriate. This is disc-shaped in the example and has a central coupling opening 770 on. The coupling opening 770 takes in the assembled state, such as in the 3 or 6 shown the non-circular inner shaft 31 with respect to rotation about the longitudinal axis L in loose fit on. By this is meant that the inner shape of the coupling opening 770 with the outer shape of the inner shaft 31 corresponds, for example, how this is clover-shaped, with clearance in normal operation, and no torque is transmitted. Only when the transmission element 72 is twisted by a high torque beyond a predetermined limit, the positive connection between the coupling opening 770 and inner spindle 31 effective, and the torque is from the actuator coupling 71 and the overload clutch 77 on the transmission element 72 past the steering spindle 3 transfer.

Durch seine Elastizität kann der Elastomerkörper 73 einen Achsversatz zwischen dem Außenring 74 und dem Innenring 75 elastisch aufnehmen, wodurch ein Winkel- und/oder Querversatz zwischen der Rotorachse R und Längsachse L ausgeglichen werden kann, der beispielsweise durch eine extrem hohe Querlast auf die Manteleinheit 2 und/oder Toleranzen bei der Montage der Aktuatoreinheit 6 an der Manteleinheit 2 auftreten kann.Due to its elasticity, the elastomer body 73 an axial offset between the outer ring 74 and the inner ring 75 absorb elastically, whereby an angular and / or transverse offset between the rotor axis R and longitudinal axis L can be compensated, for example, by an extremely high transverse load on the jacket unit 2 and / or tolerances in the assembly of the actuator unit 6 on the jacket unit 2 can occur.

Die Montage der Aktuatoreinheit 6 wird dadurch vereinfacht, dass beim Anflanschen des Adapters 61 die Innenspindel 31 formschlüssig in den Innenring 75 eintaucht, wodurch die drehmomentschlüssige Kupplung erzeugt wird.The assembly of the actuator unit 6 is simplified by the fact that when flanging the adapter 61 the inner spindle 31 positively in the inner ring 75 dips, whereby the torque-locking clutch is generated.

Durch den Versatzausgleich der Entkopplungseinrichtung 7 kann die Lenkspindel 3 wie gezeigt zweifach in Lagern 33 in der Manteleinheit 2 gelagert sein, und auch die Aktuatorwelle 63 kann in den Lagern 64 zweifach in der Aktuatoreinheit gelagert sein, ohne dass potentiell schädliche Kräfte auf die Lenkspindel 3 und/oder die Manteleinheit 2 wirken.Due to the offset compensation of the decoupling device 7 can the steering spindle 3 as shown twice in warehouses 33 in the shell unit 2 be stored, and also the actuator shaft 63 can in the camps 64 be stored twice in the actuator unit, without potentially damaging forces on the steering shaft 3 and / or the jacket unit 2 Act.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Lenksäulesteering column
22
Manteleinheitshell unit
2121
AußenmantelrohrOuter casing
2222
InnenmantelrohrInner sheath tube
33
Lenkspindelsteering shaft
3030
Befestigungsabschnittattachment section
3131
Innenspindelinner spindle
3232
Außenspindelouter spindle
3333
Lagercamp
44
Trageinheitsupport unit
4141
Befestigungsöffnungenmounting holes
4242
SeitenwangenSidewall
55
FeststelleinrichtungLocking device
5151
FeststellhebelLocking lever
5252
Spannachserelease axle
5353
Schwenkachseswivel axis
66
Aktuatoreinheitactuator
6161
Adapteradapter
6262
Stellmotorservomotor
6363
Aktuatorwelleactuator shaft
6464
Rotorlagerrotor bearing
77
Entkopplungseinrichtungdecoupling device
7171
AktuatorkupplungAktuatorkupplung
7272
Übertragungselementtransmission element
7373
Elastomerkörperelastomer body
7474
Außenringouter ring
7575
Innenring / SpindelkupplungInner ring / spindle coupling
7676
Verstärkungselementreinforcing element
7777
ÜberlastkupplungOverload clutch
770770
Kupplungsöffnung coupling opening
LL
Längsachselongitudinal axis
RR
Rotorachserotor axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2010/112512 A1 [0005]WO 2010/112512 A1 [0005]

Claims (11)

Lenksäule (1) mit einem Feedback-Aktuator für ein Steer-by-wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine in einer Manteleinheit (2) um eine Längsachse (L) drehbar gelagerte Lenkspindel (3) und eine Aktuatoreinheit (6), die eine von einem elektrischen Stellmotor (62) um eine Rotorachse (R) drehend antreibbare Aktuatorwelle (63) aufweist, die mit der Lenkspindel (3) drehmomentschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorwelle (63) über eine versatzausgleichend ausgebildete Entkopplungseinrichtung (7) mit der Lenkspindel (3) drehmomentschlüssig verbunden ist.Steering column (1) with a feedback actuator for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, comprising a steering spindle (3) rotatably mounted in a shell unit (2) about a longitudinal axis (L) and an actuator unit (6) having a of an electric servomotor (62) about a rotor axis (R) rotatably driven actuator shaft (63) which is torque-connected to the steering shaft (3), characterized in that the actuator shaft (63) via an offset compensating trained decoupling device (7) the steering spindle (3) is connected torque-locking. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Entkopplungseinrichtung (7) radial- und/oder winkel- und/oder axialversatzausgleichend ausgebildet ist.Steering column after Claim 1 , characterized in that decoupling means (7) is formed radially and / or angular and / or axialverschiebungausgleichend. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (7) an einem aktuatorseitigen Ende der Lenkspindel (3) angebracht ist.Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling device (7) is attached to an actuator-side end of the steering spindle (3). Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (7) eine mit der Aktuatorwelle (63) verbindbare Aktuatorkupplung (71) und eine mit der Lenkspindel (3) verbindbare Spindelkupplung (75) aufweist.Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling device (7) has an actuator coupling (71) which can be connected to the actuator shaft (63) and a spindle coupling (75) which can be connected to the steering spindle (3). Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (7) ein elastisches Übertragungselement (72) aufweist.Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling device (7) has an elastic transmission element (72). Lenksäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (72) mindestens einen Elastomerkörper (73) aufweist.Steering column after Claim 5 , characterized in that the transmission element (72) comprises at least one elastomeric body (73). Lenksäule nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (72) mindestens ein starres Verstärkungselement (76) aufweist.Steering column after Claim 5 or 6 , characterized in that the transmission element (72) comprises at least one rigid reinforcing element (76). Lenksäule nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelkupplung einen mit dem Elastomerkörper (73) verbundenen Innenring (75) umfasst, mit dem die Lenkspindel (3) drehmomentschlüssig verbindbar ist.Steering column according to one of the Claims 6 or 7 , characterized in that the spindle clutch comprises an elastomeric body (73) connected to the inner ring (75), with which the steering spindle (3) is connected in a torque-locking manner. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (7) eine Überlastkupplung (77) mit im losen Formschluss angeordneten Formschlusselementen (770, 31) aufweist.Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling device (7) has an overload clutch (77) with the form-locking elements (770, 31) arranged in loose positive engagement. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manteleinheit (2) ein in einem Außenmantelrohr (21) teleskopierbar angeordnetes Innenmantelrohr (22), und die Lenkspindel (3) eine in einer Außenspindel (32) teleskopierbar angeordnete Innenspindel (31) aufweist.Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the jacket unit (2) has an inner jacket tube (22) telescopically arranged in an outer jacket tube (21), and the steering spindle (3) has an inner spindle (31) telescopically arranged in an outer spindle (32) , Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkspindel (3) in der Manteleinheit (2) in zwei mit Abstand in Richtung der Längsachse (L) angeordneten Lagern (33) gelagert ist.Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the steering spindle (3) in the shell unit (2) is mounted in two spaced apart in the direction of the longitudinal axis (L) bearings (33).
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