DE102018218484A1 - End stop in a steering system - Google Patents

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Abstract

Steer-by-wire Lenksystem für ein Kraftfahrzeug,mit einem Lenkgetriebe zur Verstellung der Fahrzeugräder,mit einem Lenkeingabevorrichtung, umfassend eine Lenkhandhabe, ein Gehäuse (7), einer Sensorik zur Messung des Drehwinkels und einem Endanschlag zur Begrenzung der Drehbewegungen der Lenkhandhabe,wobei der Endanschlag eine an einer Lenkspindel drehfest verbundene Scheibe (6) mit einem Anschlag/Mitnahmenase und das Gehäuse (7) einen in beide Drehrichtungen wirkenden Gegenanschlag aufweist,wobei zwischen der festen Scheibe (6) und dem Gegenanschlag mindestens eine lose Scheibe (1) mit einer ersten Gruppe Mitnahmenasen (4) angeordnet ist, welche entweder eine benachbarte lose Scheibe (1) über die Mitnahmenase (4) aktiviert oder am Gegenanschlag drehwinkelbegrenzend anschlägt, wobei die erste Gruppe Mitnahmenasen (4) mindestens eine Mitnahmenase umfasst,wobei die feste Scheibe (6) und die losen Scheiben (1) jeweils eine zweite Gruppe Mitnahmenasen (5) aufweisen, welche eine benachbarte lose Scheibe (1) über die Mitnahmenase (5) aktiviert, wobei die zweite Gruppe Mitnahmenasen (5) mindestens eine Mitnahmenase umfasst, wobei die zweite Gruppe Mitnahmenasen (5) einen kleineren Drehwinkelbereich aufweisen als die Mitnehmernasen (4) der ersten Gruppe, wodurch die zweiten Mitnahmenasen (5) vor Anschlagen der ersten Mitnahmenasen (4) in Kontakt kommen.Steer-by-wire steering system for a motor vehicle, with a steering gear for adjusting the vehicle wheels, with a steering input device comprising a steering handle, a housing (7), a sensor system for measuring the angle of rotation and an end stop for limiting the rotary movements of the steering handle, the End stop has a disc (6) connected in a rotationally fixed manner to a steering spindle with a stop / driving lug and the housing (7) has a counter stop acting in both directions of rotation, at least one loose disc (1) with a between the fixed disc (6) and the counter stop The first group of driving lugs (4) is arranged, which either activates an adjacent loose disk (1) via the driving lug (4) or strikes the counterstop to limit the angle of rotation, the first group of driving lugs (4) comprising at least one driving lug, the fixed disk (6 ) and the loose disks (1) each have a second group of driving lugs (5) which adjoin one arte loose disk (1) activated via the driving lug (5), the second group of driving lugs (5) comprising at least one driving lug, the second group of driving lugs (5) having a smaller angle of rotation range than the driving lugs (4) of the first group, which means that the second driving lugs (5) come into contact before the first driving lugs (4) strike.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit einem Endanschlag.The present invention relates to a steering system of a motor vehicle with an end stop.

Stand der TechnikState of the art

Bei einer elektrischen Hilfskraftlenkung nach dem Steer-by-wire Prinzip gibt es keine mechanische Verbindung mehr zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe. Der Steering Rack Actuator ist eine Baugruppe zur Verstellung der Räder eines Fahrzeuges. Lenkbefehle von einem Steuergerät werden an einen elektrischen Motor übertragen, welcher über ein Lenkgetriebe die Zahnstange verschiebt. Die Zahnstange stellt in üblicherweise über die Spurstangen den Lenkwinkel an den Rädern ein.With electric power steering based on the steer-by-wire principle, there is no longer a mechanical connection between the steering wheel and the steering gear. The Steering Rack Actuator is an assembly for adjusting the wheels of a vehicle. Steering commands from a control unit are transmitted to an electric motor, which moves the rack via a steering gear. The rack usually adjusts the steering angle on the wheels via the tie rods.

Der Steering Wheel Actuator ist die obere Baugruppe in einem Steer-by-wire Lenksystem und umfasst das Lenkrad, eine Sensorik zur Messung des Drehwinkels und einen Force Feedback Motor, welcher Lenkkräfte simuliert um den Fahrer eine Rückmeldung von den Lenkkräften zu geben. Die ermittelten Daten zum Drehmoment und Drehwinkel werden an ein Steuergerät übermittelt, welches dann den Steering Rack Actuator ansteuert.The steering wheel actuator is the upper assembly in a steer-by-wire steering system and includes the steering wheel, a sensor system for measuring the angle of rotation and a force feedback motor, which simulates steering forces in order to provide the driver with feedback on the steering forces. The determined data on the torque and angle of rotation are transmitted to a control unit, which then controls the steering rack actuator.

Die Lenkraddrehungen waren bei konventionellen Lenksystemen durch die Hubbewegung der Zahnstange begrenzt. Durch die fehlende mechanische Verbindung zwischen den beiden Baugruppen bei einem Steer-by-wire System wäre es möglich, das Lenkrad unendlich in eine Richtung zu drehen. Dadurch würde aber die Wickelfeder an der Lenkspindel beschädigt werden. Zudem benötigt der Fahrer eine Rückmeldung über den maximal erreichten Lenkwinkel. The steering wheel rotations were limited in conventional steering systems by the lifting movement of the rack. The lack of a mechanical connection between the two assemblies in a steer-by-wire system would make it possible to turn the steering wheel infinitely in one direction. This would damage the clock spring on the steering shaft. The driver also needs feedback about the maximum steering angle reached.

Daher umfasst der Steering Wheel Actuator noch mechanische Endanschläge in beide Lenkrichtungen.Therefore, the steering wheel actuator still includes mechanical end stops in both steering directions.

Die DE 100 17 049 A1 offenbart in einer ersten Ausführungsform einen Endanschlag, welcher aus mehreren Scheiben besteht, welche Mitnahmenasen aufweisen. Eine an der Lenkspindel fest angeordnete Scheibe stößt nach einer Umdrehung an die Mitnahmenase der benachbarten Scheibe, welche wiederrum gedreht wird und dann ggf. eine weitere Scheibe aktiviert. Die Drehung der letzten Scheibe wird durch einen Anschlag am Gehäuse begrenzt. Durch die Anzahl der Scheiben kann jeder in Drehrichtung benötigte Lenkwinkel begrenzt werden.The DE 100 17 049 A1 discloses in a first embodiment an end stop which consists of several disks which have driving lugs. A disc fixedly arranged on the steering spindle bumps after one turn against the driving lug of the adjacent disc, which is turned in turn and then possibly activates a further disc. The rotation of the last disc is limited by a stop on the housing. Each steering angle required in the direction of rotation can be limited by the number of discs.

Da die Scheiben aus Metall hergestellt sind, kommt es beim Aufeinandertreffen der Anschläge bzw. Mitnahmenasen zu störenden Klackgeräuschen. Die DE 100 17 049 A1 schlägt daher vor, flexible Materialien zur Dämpfung an den Anschlägen anzubringen.Since the disks are made of metal, there are annoying clacking noises when the stops or driving lugs meet. The DE 100 17 049 A1 therefore suggests attaching flexible damping materials to the stops.

Aufgrund von neuen Bauraumanforderungen müssen die Scheiben sehr dünn sein. Sie werden deshalb durch Stanzen hergestellt und sind nur wenige Milimeter dick. Durch die auftretende Scherung und geforderte Flächenpressung würde allerdings die Dämpfung zerstört werden. Daher ist es nicht mehr möglich, elastische Materialien, wie z.B. eine Gummierung, an den Anschlägen vorzusehen.Due to new space requirements, the panes must be very thin. They are therefore made by punching and are only a few millimeters thick. However, the damping would be destroyed by the shear occurring and the required surface pressure. It is therefore no longer possible to use elastic materials such as a rubber coating to be provided on the stops.

Es ist damit die Aufgabe der Erfindung, die beschriebenen Probleme zu überwinden und einen Endanschlag bereitzustellen, welcher entsprechend den Bauraumanforderungen kompakt ist und keine störenden Geräusche erzeugt.It is therefore the object of the invention to overcome the problems described and to provide an end stop which is compact in accordance with the installation space requirements and does not produce any disturbing noises.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre von Anspruch 1 gelöst, indem an den drehbaren Scheiben des Endanschlags eine zweite Gruppe Mitnahmenasen aus einem elastischen Material mit einem geringeren Drehwinkelbereich in beide Richtungen angeordnet sind, welche vor den ersten Mitnahmenasen anschlagen. Dadurch, dass bei kleinen Drehmomenten die ersten metallischen Mitnahmenasen nicht in Kontakt kommen sondern nur die zweite Gruppe Mitnahmenasen aus einem elastischen Material, werden die störenden Geräusche vermieden.This object is achieved by the teaching of claim 1, in that a second group of driving lugs made of an elastic material with a smaller angle of rotation range in both directions are arranged on the rotatable discs of the end stop, which stop in front of the first driving lugs. Because the first metallic driving lugs do not come into contact at low torques, but only the second group of driving lugs made of an elastic material, the disturbing noises are avoided.

Die Mitnahmenasen der zweiten Gruppe haben vorzugsweise einen 1° bis 2° kleineren Winkelbereich bis zum Anschlag als die Mitnahmenasen der ersten Gruppe. Damit werden die Drehbewegungen mit geringen Momenten nur durch die zweite Gruppe Mitnahmenasen übertragen. Erst wenn der Drehweg kurz vor der endgültigen mechanischen Begrenzung steht, werden die aufgestauten zweiten Mitnahmenasen durchgedrückt und es entsteht bei Momenten größer als 1 Nm ein metallischer Kontakt indem sich die ersten Mitnahmenasen berühren. Da in solchen Lenksystemen meist ein Softwareendanschlag vorgesehen ist, kommt es nur in seltenen Fällen vor, dass sich die Mitnahmenasen der ersten Gruppe berühren.The driving lugs of the second group preferably have a 1 ° to 2 ° smaller angular range up to the stop than the driving lugs of the first group. Thus, the rotary movements with low moments are only transmitted by the second group of driving lugs. Only when the turning path is close to the final mechanical limitation are the pent-up second driving lugs pushed through and at moments greater than 1 Nm there is a metallic contact in which the first driving lugs touch. Since a software end stop is usually provided in such steering systems, it is rare that the driver lugs of the first group touch.

Die Mitnahmenasen der zweiten Gruppe sind dazu etwas elastisch. Die benötigte Elastizität kann durch die Nasen selbst, durch eine elastische Aufhängung der Nasen, durch die Elastizität des Verbindungsteils der Nasen mit der Metallscheibe oder der Aufhängung an der Metallscheibe selbst bestehen.The driving noses of the second group are somewhat elastic. The required elasticity can exist through the lugs themselves, through an elastic suspension of the lugs, through the elasticity of the connecting part of the lugs with the metal disk or the suspension on the metal disk itself.

In bevorzugten Ausführungen können die Mitnahmenasen der zweiten Gruppe an ein oder zwei Kunststoffringen angeordnet sein. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel könnten die Mitnahmenasen an einem ringförmigen Metalldraht ausgebildet sein, welcher mit der drehbaren metallischen Scheibe verbunden ist.In preferred embodiments, the driving lugs of the second group can be arranged on one or two plastic rings. In a further exemplary embodiment, the driving lugs could be formed on an annular metal wire which is connected to the rotatable metallic disk.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigen:

  • 1 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Endanschlag
  • 2 eine erfindungsgemäße lose Scheibe des Endanschlags
  • 3 eine andere Perspektive auf die erfindungsgemäße lose Scheibe
  • 4 ein Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Endanschlag
An embodiment of the invention will now be described with reference to the figures. Show:
  • 1 a longitudinal section through the end stop according to the invention
  • 2nd a loose disc of the end stop according to the invention
  • 3rd another perspective of the loose disc according to the invention
  • 4th a cross section through the end stop according to the invention

1 zeigt den Endanschlag zur Begrenzung der Drehbewegungen eines Lenkrads in einem Längsschnitt. An einer Lenkspindel ist eine Scheibe 6 drehfest verbunden, welche eine Mitnahmenase aufweist. Zudem weist das Gehäuse 7 einen in beide Drehrichtungen wirkenden Anschlag auf. Zwischen Gehäuseanschlag und drehfester Scheibe 6 sind mehrere lose Scheiben 1 angeordnet. 1 shows the end stop for limiting the rotational movements of a steering wheel in a longitudinal section. There is a disc on a steering spindle 6 rotatably connected, which has a driving nose. The case also shows 7 a stop acting in both directions of rotation. Between the housing stop and the rotatable disc 6 are several loose disks 1 arranged.

Nach Drehung der Scheibe 6 stößt sie mit ihrer Mitnahmenase auf die Mitnahmenase einer losen Scheibe 1, so dass diese aktiviert wird und sich auch dreht. Nachdem sich die lose Scheibe 1 um einen bestimmten Winkel gedreht hat, stößt sie wiederum mit ihrer Mitnahmenase an die Mitnahmenase der benachbarten losen Scheibe 1 und aktiviert diese. Die letzte lose Scheibe 1 stößt mit ihrer Mitnahmenase an den Gehäuseanschlag, womit der maximale Drehwinkel des Lenkrads erreicht ist.After rotating the disc 6 with her driving nose she comes across the driving nose of a loose disk 1 , so that it is activated and also turns. After the loose washer 1 has rotated through a certain angle, it again hits the driving nose of the adjacent loose disk with its driving nose 1 and activate it. The last loose disc 1 hits the housing stop with its driving lug, thus reaching the maximum turning angle of the steering wheel.

In den 2 und 3 ist eine lose Scheibe 1 in unterschiedlichen Perspektiven zu sehen. Die lose Scheibe 1 aus Metall hat zunächst, wie aus dem Stand der Technik bekannt, erste Mitnahmenasen 4, welche in beide Richtungen der Scheibe ragen. Dadurch kann die Scheibe mit den Mitnahmenasen der beiden benachbarten Scheiben in Kontakt kommen.In the 2nd and 3rd is a loose disc 1 seen in different perspectives. The loose disk 1 made of metal has, as is known from the prior art, first driving lugs 4th which protrude in both directions of the disc. This allows the disc to come into contact with the driving lugs of the two adjacent discs.

Die erfindungsgemäße lose Scheibe 1 weist nun zudem eine zweite Gruppe Mitnahmenasen 5 auf, welche ebenfalls in beide Richtungen der Scheibe 1 ragen und mit den zweiten Mitnahmenasen 5 von benachbarten Scheiben in Kontakt kommen können.The loose disk according to the invention 1 now also shows a second group of takeaways 5 on, which is also in both directions of the disc 1 protrude and with the second takeaway noses 5 can come into contact from neighboring panes.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Mitnahmenasen 5 der zweiten Gruppe an einem inneren Kunststoffring 2 und an einem äußeren Kunststoffring 3 ausgebildet, welche mit der metallischen Scheibe 1 verbunden sind. Der innere Kunststoffring 2 dient hierbei gleichzeitig als Gleitlager für die lose Scheibe 1.In this embodiment, the driving lugs are 5 the second group on an inner plastic ring 2nd and on an outer plastic ring 3rd trained which with the metallic disc 1 are connected. The inner plastic ring 2nd also serves as a plain bearing for the loose disc 1 .

In der 4 wird in einem Querschnitt die Funktionsweise deutlich. Zu sehen ist eine lose Scheibe 1 mit ihrem inneren Kunststoffring 2. Darüber hinaus ist der äußere Kunststoffring 3 der nächsten losen Scheibe (ausgeblendet) zu sehen. Die zweiten Mitnahmenasen 5 der beiden losen Scheiben 1 berühren sich bereits nach einem Verdrehwinkel von 74° und übertragen so die Drehbewegung. Die ersten Mitnahmenasen 4 zweier benachbarter Scheiben 1 haben einen möglichen Verdrehwinkel von 75° und sind kurz vor einer Berührung, aber es gibt keinen metallischen Kontakt. Nur bei höheren Drehmomenten wird der Kunststoff der Kunststoffringe 2, 3 eingefedert und es kommt zu einem Kontakt der ersten Mitnahmenasen 4.In the 4th the functionality becomes clear in a cross section. You can see a loose disc 1 with its inner plastic ring 2nd . In addition, the outer plastic ring 3rd the next loose disc (hidden). The second takeaway noses 5 of the two loose disks 1 already touch after an angle of rotation of 74 ° and thus transmit the rotary movement. The first takeaway noses 4th two adjacent panes 1 have a possible twist angle of 75 ° and are close to touching, but there is no metallic contact. The plastic of the plastic rings is only at higher torques 2nd , 3rd deflected and the first driving lugs come into contact 4th .

Nachdem alle losen Scheiben 1 die gewünschte Drehung durchgeführt haben, stößt die letzte lose Scheibe 1 an einen am Gehäuse 7 in beide Drehrichtungen wirkenden Anschlag. Damit es auch hier nicht zu einem metallischen Klackgeräusch kommt, ist am Gehäuse ebenfalls ein zweiter Anschlag aus Kunststoff vorgesehen. Der Kunststoffanschlag kann direkt am Gehäuse befestigt sein. Bevorzugt kann zur Verwendung gleicher Teile eine Scheibe 1 drehfest am Gehäuse fixiert werden. Diese drehfeste Scheibe 1 weist dann nur noch den äußere Kunststoffring 3 auf und bildet den Gehäuseanschlag.After all the loose washers 1 made the desired rotation, the last loose disc hits 1 to one on the case 7 stop acting in both directions of rotation. So that there is no metallic clacking noise here, a second stop made of plastic is also provided on the housing. The plastic stop can be attached directly to the housing. A disc can preferably be used for the same parts 1 be fixed to the housing in a rotationally fixed manner. This rotatable disc 1 then only shows the outer plastic ring 3rd and forms the housing stop.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 10017049 A1 [0006, 0007]DE 10017049 A1 [0006, 0007]

Claims (7)

Steer-by-wire Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkgetriebe zur Verstellung der Fahrzeugräder, mit einem Lenkeingabevorrichtung, umfassend eine Lenkhandhabe, ein Gehäuse (7), einer Sensorik zur Messung des Drehwinkels und einem Endanschlag zur Begrenzung der Drehbewegungen der Lenkhandhabe, wobei der Endanschlag eine an einer Lenkspindel drehfest verbundene Scheibe (6) mit einem Anschlag/Mitnahmenase und das Gehäuse (7) einen in beide Drehrichtungen wirkenden Gegenanschlag aufweist, wobei zwischen der festen Scheibe (6) und dem Gegenanschlag mindestens eine lose Scheibe (1) mit einer ersten Gruppe Mitnahmenasen (4) angeordnet ist, welche entweder eine benachbarte lose Scheibe (1) über die Mitnahmenase (4) aktiviert oder am Gegenanschlag drehwinkelbegrenzend anschlägt, wobei die erste Gruppe Mitnahmenasen (4) mindestens eine Mitnahmenase umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Scheibe (6) und die losen Scheiben (1) jeweils eine zweite Gruppe Mitnahmenasen (5) aufweisen, welche eine benachbarte lose Scheibe (1) über die Mitnahmenase (5) aktiviert, wobei die zweite Gruppe Mitnahmenasen (5) mindestens eine Mitnahmenase umfasst, wobei die zweiten Gruppe Mitnahmenasen (5) einen kleineren Drehwinkelbereich als die Mitnahmenasen (4) der ersten Gruppe aufweisen, wodurch die zweiten Gruppe Mitnahmenasen (5) vor Anschlagen der ersten Mitnahmenasen (4) in Kontakt kommen.Steer-by-wire steering system for a motor vehicle, with a steering gear for adjusting the vehicle wheels, with a steering input device comprising a steering handle, a housing (7), a sensor system for measuring the angle of rotation and an end stop for limiting the rotary movements of the steering handle, the End stop has a disc (6) connected to a steering spindle in a rotationally fixed manner with a stop / driving lug and the housing (7) has a counter stop acting in both directions of rotation, at least one loose disc (1) with a between the fixed disc (6) and the counter stop The first group of driving lugs (4) is arranged, which either activates an adjacent loose disk (1) via the driving lug (4) or strikes the counter-stop to limit the angle of rotation, the first group of driving lugs (4) comprising at least one driving lug, characterized in that the non-rotating Disc (6) and the loose discs (1) each have a second group of driving lugs ( 5), which activates an adjacent loose disk (1) via the driving lug (5), the second group of driving lugs (5) comprising at least one driving lug, the second group of driving lugs (5) having a smaller angle of rotation range than the driving lugs (4) of the first group, whereby the second group of driving lugs (5) come into contact before the first driving lugs (4) strike. Steer-by-wire Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Gruppe Mitnahmenasen (5) aus einem Kunststoff und/oder aus einer Elastomer bestehen.Steer-by-wire steering system after Claim 1 , characterized in that the second group of driving lugs (5) consist of a plastic and / or an elastomer. Steer-by-wire Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe Mitnehmernasen (5) aus Kunststoff und/oder aus einem elastischen Metalldraht bestehen.Steer-by-wire steering system after Claim 1 , characterized in that the second group of driver lugs (5) consist of plastic and / or an elastic metal wire. Steer-by-wire Lenksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe Mitnahmenasen (5) einen um 1° - 5° kleineren Drehwinkelbereich aufweisen als die erste Gruppe Mitnehmernasen (4).Steer-by-wire steering system according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the second group of driving lugs (5) have a rotation angle range that is 1 ° - 5 ° smaller than the first group of driving lugs (4). Steer-by-wire Lenksystem nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe Mitnahmenasen (5) an zwei Kunststoffringen (2, 3) ausgebildet sind, welche an den losen Scheiben (1) integriert sind.Steer-by-wire steering system according to one of the Claims 1 , 2nd or 4th characterized in that the second group of driving lugs (5) are formed on two plastic rings (2, 3) which are integrated on the loose disks (1). Steer-by-wire Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe Mitnahmenasen (5) an einem elastischen Metalldrahtring angebracht sind oder integral mit diesem ausgeführt sind, wobei der Metalldrahtring an der losen Scheibe (1) aufgehängt ist.Steer-by-wire steering system after Claim 3 , characterized in that the second group of driving lugs (5) are attached to an elastic metal wire ring or are embodied integrally therewith, the metal wire ring being suspended from the loose disk (1). Steer-by-wire Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Kunststoffringe (2) als Gleitlager der losen Scheibe (1) ausgebildet ist.Steer-by-wire steering system after Claim 5 , characterized in that one of the plastic rings (2) is designed as a plain bearing of the loose disc (1).
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