DE102019103712B3 - Feedback actuator for a steering device with a steering resistance system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenksäule (10) mit einer Längsachse (L), aufweisend eine Gehäuseanordnung (12), eine erste Lenkspindel (14) zur Kopplung mit einer zweiten Lenkspindel (16), ein erstes Lager (18) zur drehbaren Lagerung der ersten Lenkspindel (14) in der Gehäuseanordnung (12), eine zweite Lenkspindel (16), die zur ersten Lenkspindel (14) entlang der Längsachse (L) axial verschieblich ist, wobei beide Lenkspindeln (14, 16) zur Drehmomentübertragung mit einer Verbindungskonfiguration (20) miteinander verbunden sind, eine Führungshülse (22) zur Führung der zweiten Lenkspindel (16), wobei die Führungshülse (22) entlang der Längsachse (L) axial verschieblich innerhalb der Gehäuseanordnung (12) angeordnet ist, ein Widerstandkopplungssystem (30), wobei die zweite Lenkspindel (16) derart entlang der Längsachse (L) zur ersten Lenkspindel (14) axial verschiebbar ist, dass die erste Lenkspindel (14) und die zweite Lenkspindel (16) über das Widerstandkopplungssystem (30) in einen Eingriffszustand oder einen Leerlaufzustand einstellbar sind.The invention relates to a steering column (10) with a longitudinal axis (L), comprising a housing arrangement (12), a first steering spindle (14) for coupling to a second steering spindle (16), a first bearing (18) for rotatably mounting the first steering spindle (14) in the housing arrangement (12), a second steering spindle (16), which is axially displaceable to the first steering spindle (14) along the longitudinal axis (L), both steering spindles (14, 16) for torque transmission with a connection configuration (20) are connected to one another, a guide sleeve (22) for guiding the second steering spindle (16), the guide sleeve (22) being arranged axially displaceably along the longitudinal axis (L) within the housing arrangement (12), a resistance coupling system (30), the second Steering spindle (16) is axially displaceable along the longitudinal axis (L) relative to the first steering spindle (14) in such a way that the first steering spindle (14) and the second steering spindle (16) via the resistance coupling system (30) i n an engagement state or an idle state can be set.

Description

Die Erfindung betrifft eine teleskopierbare Lenksäule mit einem Feedback-Aktuator. Solche Lenksäulen werden insbesondere bei steer-by-wire-Lenksystemen für Kraftfahrzeuge eingesetzt.The invention relates to a telescopic steering column with a feedback actuator. Steering columns of this type are used in particular in steer-by-wire steering systems for motor vehicles.

Steer-by-wire-Lenksysteme für Kraftfahrzeuge nehmen manuelle Lenkbefehle des Fahrers, wie konventionelle mechanische Lenkungen, durch Drehung eines Lenkrades einer Eingabeeinheit entgegen. Dadurch wird die Drehung einer Lenkwelle bewirkt, die jedoch nicht mechanisch über das Lenkgetriebe mit den zu lenkenden Rädern verbunden ist, sondern mit Drehwinkel- bzw. Drehmomentsensoren zusammenwirkt, die den eingebrachten Lenkbefehl erfassen und ein daraus bestimmtes elektrisches Steuersignal an einen Lenksteller abgeben, der mittels eines elektrischen Stellantriebs einen entsprechenden Lenkeinschlag der Räder einstellt.Steer-by-wire steering systems for motor vehicles receive manual steering commands from the driver, like conventional mechanical steering systems, by rotating a steering wheel of an input unit. This causes the rotation of a steering shaft, which, however, is not mechanically connected to the wheels to be steered via the steering gear, but rather interacts with angle of rotation or torque sensors, which detect the steering command introduced and emit an electrical control signal determined therefrom to a steering actuator by means of of an electric actuator sets a corresponding steering angle of the wheels.

Bei steer-by-wire-Systemen erhält der Fahrer von den gelenkten Rädern keine unmittelbare physische 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 werden. Die fehlende haptische Rückmeldung erschwert dem Fahrer 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 does not receive any direct physical feedback from the steered wheels via the steering column, which in conventional mechanically coupled steering systems is a reaction or reset torque depending on the condition of the road surface, the vehicle speed, the current steering angle and other operating conditions be reported back to the steering wheel. The lack of haptic feedback makes it difficult for the driver to reliably record current driving situations and to carry out appropriate steering maneuvers, which impairs vehicle steerability and thus 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 ein Rückkopplungs-Signal zu bilden, welches in einen Feedback-Aktuator eingespeist wird. Der Feedback-Aktuator ist in die Eingabeeinheit integriert und weist eine Aktuatoreinheit auf, die einen als Handmoment- oder Lenkradsteller dienenden Stellantrieb umfasst, und die abhängig vom Rückkopplungs-Signal ein dem realen Reaktionsmoment entsprechendes Rückstellmoment beziehungsweise Lenkmoment über die Lenkwelle in das Lenkrad einkoppelt. Derartige „Force-feedback“-Systeme geben dem Fahrer den Eindruck einer realen Fahrsituation wie bei einer konventionellen Lenkung, was eine intuitive Reaktion erleichtert.To create a realistic driving experience, it is known in the prior art to record parameters such as vehicle speed, steering angle, steering reaction torque and the like from an actual current driving situation or to calculate them in a simulation, and to use these to generate a feedback signal, which is used in a feedback actuator is fed. The feedback actuator is integrated in the input unit and has an actuator unit which comprises an actuator serving as a manual torque or steering wheel actuator and which, depending on the feedback signal, couples a return torque or steering torque corresponding to the real reaction torque via the steering shaft into the steering wheel. Such “force feedback” systems give the driver the impression of a real driving situation as with conventional steering, which facilitates an intuitive reaction.

Als gattungsbildender Stand der Technik ist die US 2017 / 0 369 091 A1 anzusehen, welche eine Lenksäule beschreibt, mit einer äußere Gehäuseanordnung, einer erste Lenkspindel zur Kopplung mit einer zweiten Lenkspindel. Des Weiteren ist ein erstes Lager vorgesehen, welches zur drehbaren Lagerung der ersten Lenkspindel dient. Ferner ist eine zweite Lenkspindel zur Kopplung mit einem Lenkrad offenbart, wobei die zweite Lenkspindel zur ersten Lenkspindel entlang der Längsachse verschieblich ist. Die zweite Lenkspindel und die erste Lenkspindel sind zur Drehmomentübertragung mit einer Verbindungskonfiguration miteinander verbunden.US 2017/0 369 091 A1, which describes a steering column, with an outer housing arrangement, a first steering spindle for coupling to a second steering spindle, is to be regarded as the generic state of the art. Furthermore, a first bearing is provided, which is used for the rotatable mounting of the first steering spindle. Furthermore, a second steering spindle for coupling to a steering wheel is disclosed, the second steering spindle being displaceable along the longitudinal axis in relation to the first steering spindle. The second steering spindle and the first steering spindle are connected to one another for torque transmission with a connection configuration.

Die US 2016 / 0 368 529 A1 offenbart ein Lenksystem mit einer Lenksäule, welche in Verbindung mit einer Ausgangswelle steht. Die Verbindung wird hierbei mittels einer Kupplungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, welche es erlaubt, ein Drehmoment von der Lenksäule auf die Ausgangswelle zu übertragen.US 2016/0 368 529 A1 discloses a steering system with a steering column which is connected to an output shaft. The connection is made available by means of a coupling device which allows torque to be transmitted from the steering column to the output shaft.

Aus der DE 10 2008 036 730 A1 ist ein steer-by-wire-Lenksystem bekannt, mit einer Eingabeeinheit, die eine von einer elektrischen Motoreinheit angetriebene Aktuatoreinheit aufweist. Die Motoreinheit kann von einer elektronischen Steuereinheit angesteuert werden, die in Abhängigkeit von Messwerten, welche die jeweilige Fahrsituation charakterisieren, den Motorstrom einstellt. Die Motorwelle ist direkt mit der Lenkwelle gekuppelt, somit ist das Motordrehmoment identisch mit dem in die Lenkwelle eingekoppelten Handmoment. Dabei ist die Motoreinheit bezüglich der Längsachse axial an die Manteleinheit angeflanscht und die Motorwelle über eine Kupplung mit der in der Manteleinheit gelagerten Lenkwelle verbunden.From the DE 10 2008 036 730 A1 a steer-by-wire steering system is known, with an input unit which has an actuator unit driven by an electric motor unit. The motor unit can be controlled by an electronic control unit that adjusts the motor current as a function of measured values that characterize the respective driving situation. The motor shaft is directly coupled to the steering shaft, so the motor torque is identical to the manual torque that is coupled into the steering shaft. The motor unit is flanged axially to the jacket unit with respect to the longitudinal axis and the motor shaft is connected to the steering shaft mounted in the jacket unit via a coupling.

Die DE 10 2014 004 252 A1 offenbart eine Teleskopvorrichtung einer Lenksäule für ein Fahrzeug, die die Lenksäule für das Fahrzeug so anpasst beziehungsweise umwandelt, dass diese eine Teleskopbewegung aufweist, und insbesondere auf eine Teleskopvorrichtung einer Lenksäule für ein Fahrzeug, in der eine Teleskopbuchse an einem inneren Rohr bereitgestellt ist.The DE 10 2014 004 252 A1 discloses a telescopic device of a steering column for a vehicle, which adapts or converts the steering column for the vehicle so that it has a telescopic movement, and in particular to a telescopic device of a steering column for a vehicle, in which a telescopic bushing is provided on an inner tube.

Bei einer Lenkeinrichtung mit mechanischem Durchgriff ist das Lenkmoment am Lenkrad im Stillstand des Fahrzeugs, hervorgerufen durch das sogenannte Bohrmoment, und bei fehlender Lenkunterstützung, beispielsweise bei nicht eingeschaltetem Motor des Fahrzeugs, sehr hoch. Dieses Verhalten muss von einem Feedback-Aktuator nachgebildet werden, wodurch die Motoreinheit, welche das Lenkmoment simuliert, ein hohes Haltemoment erzeugen muss und damit einen hohen Leistungsbedarf hat. Hierdurch wird zum einen die Fahrzeugbatterie belastet und zum anderen führt der hohe Stromfluss zu einer schnellen Erwärmung der Motoreinheit.In a steering device with mechanical penetration, the steering torque on the steering wheel when the vehicle is at a standstill, caused by the so-called drilling torque, and in the absence of steering assistance, for example when the vehicle's engine is not switched on, is very high. This behavior must be simulated by a feedback actuator, whereby the motor unit, which simulates the steering torque, has to generate a high holding torque and therefore has a high power requirement. On the one hand, this places a load on the vehicle battery and, on the other hand, the high current flow leads to rapid heating of the motor unit.

Die Aufgabe der aktuellen Entwicklung besteht darin, eine Lenksäule für eine Lenkeinrichtung mit einem Feedback-Aktuator und mit einem realistisch nachgebildeten Lenkgefühl zu entwickeln, die im Stillstand eins Fahrzeugs den Elektromotor des Feedback-Aktuators entlastet.The task of the current development is to develop a steering column for a steering device with a feedback actuator and with a realistic simulation of the steering feel relieves the load on the electric motor of the feedback actuator when a vehicle is stationary.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Feedback-Aktuator mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und eine Lenkeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.The object is achieved according to the invention by a steering column with the features of claim 1, a feedback actuator with the features of claim 9 and a steering device with the features of claim 10. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims and the description below, which can each represent an aspect of the invention individually or in combination.

Die Erfindung betrifft somit eine Lenksäule mit einer Längsachse, aufweisend eine äußere Gehäuseanordnung, eine erste Lenkspindel zur Kopplung mit einer zweiten Lenkspindel, wobei die erste Lenkspindel um die Längsachse drehbar in der Gehäuseanordnung gelagert ist, ein erstes Lager zur drehbaren Lagerung der ersten Lenkspindel in der Gehäuseanordnung, eine zweite Lenkspindel zur Kopplung mit einem Lenkrad, wobei die zweite Lenkspindel zur ersten Lenkspindel entlang der Längsachse axial verschieblich ist, wobei die zweite Lenkspindel und die erste Lenkspindel zur Drehmomentübertragung mit einer Verbindungskonfiguration miteinander verbunden sind, weiterhin aufweisend eine Führungshülse zur Führung der zweiten Lenkspindel, ein zweites Lager zur drehbaren Lagerung der zweiten Lenkspindel in der Führungshülse, wobei die zweite Lenkspindel entlang der Längsachse axial unverschieblich und mit mindestens dem zweiten Lager drehbar gelagert innerhalb der Führungshülse angeordnet ist, wobei die Führungshülse entlang der Längsachse axial verschieblich innerhalb der Gehäuseanordnung angeordnet ist, ein erstes Widerstandkopplungselement, das an der ersten Lenkspindel angeordnet ist, und ein zweites Widerstandkopplungselement, das korrelierend zum ersten Widerstandkopplungselement ausgebildet ist und drehfest an einem zu der ersten Lenkspindel weisenden Endbereich der Führungshülse angeordnet ist, wobei die zweite Lenkspindel derart entlang der Längsachse zur ersten Lenkspindel axial verschiebbar ist, dass die erste Lenkspindel und die zweite Lenkspindel über ein Widerstandkopplungssystem, aufweisend das erste Widerstandkopplungselement und das zweite Widerstandkopplungselement, in einen Eingriffszustand oder einen Leerlaufzustand einstellbar sind.The invention thus relates to a steering column with a longitudinal axis, having an outer housing arrangement, a first steering spindle for coupling to a second steering spindle, the first steering spindle being rotatably mounted in the housing arrangement about the longitudinal axis, and a first bearing for rotatably mounting the first steering spindle in the Housing arrangement, a second steering spindle for coupling to a steering wheel, the second steering spindle being axially displaceable along the longitudinal axis relative to the first steering spindle, the second steering spindle and the first steering spindle being connected to one another for torque transmission with a connection configuration, further comprising a guide sleeve for guiding the second Steering spindle, a second bearing for the rotatable mounting of the second steering spindle in the guide sleeve, the second steering spindle being axially immovable along the longitudinal axis and rotatably mounted with at least the second bearing within the guide sleeve et, wherein the guide sleeve is arranged axially displaceably along the longitudinal axis within the housing arrangement, a first resistance coupling element which is arranged on the first steering spindle, and a second resistance coupling element which is correlated to the first resistance coupling element and rotatably on one facing the first steering spindle End region of the guide sleeve is arranged, the second steering spindle being axially displaceable along the longitudinal axis relative to the first steering spindle such that the first steering spindle and the second steering spindle can be set into an engagement state or an idling state via a resistance coupling system comprising the first resistance coupling element and the second resistance coupling element .

Die Aufgabe wird somit erfindungsgemäß durch zwei zueinander bewegliche Widerstandkopplungselemente gelöst, die das Widerstandkopplungssystem bilden. Dabei stehen die Widerstandkopplungselemente nur in bestimmten Positionen der Lenksäule in einem Eingriffszustand.The object is thus achieved according to the invention by two mutually movable resistor coupling elements which form the resistor coupling system. The resistance coupling elements are in an engaged state only in certain positions of the steering column.

Eingriffszustand bedeutet hierbei, dass die beiden Widerstandkopplungselemente in Wirkverbindung zueinander stehen, also dass die beiden Lenkspindeln und die Führungshülse oder die Gehäuseanordnung miteinander gekoppelt sind. Leerlaufzustand bedeutet, dass die Widerstandkopplungselement in keiner Wirkverbindung zueinander stehen, also dass die beiden Lenkspindeln und die Führungshülse oder die Gehäuseanordnung voneinander entkoppelt sind.The engagement state here means that the two resistance coupling elements are operatively connected to one another, that is to say that the two steering spindles and the guide sleeve or the housing arrangement are coupled to one another. Idle state means that the resistance coupling elements are not in operative connection with one another, that is to say that the two steering spindles and the guide sleeve or the housing arrangement are decoupled from one another.

Die Wirkverbindung wird bevorzugt in der unteren oder oberen Position der Lenksäule erreicht.The active connection is preferably achieved in the lower or upper position of the steering column.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht, dass ein erhöhtes Lenkmoment im Fahrzeugstillstand sichergestellt ist.The solution according to the invention enables an increased steering torque to be ensured when the vehicle is stationary.

Die Widerstandkopplungselemente benötigen keinen zusätzlichen Aktuator, um zueinander bewegt zu werden. Stattdessen kann die Wirkverbindung insbesondere über die Längsverstellung der Lenkspindeln der Lenksäule hergestellt werden.The resistance coupling elements do not require an additional actuator in order to be moved towards one another. Instead, the operative connection can be established in particular via the longitudinal adjustment of the steering spindles of the steering column.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zweite Widerstandkopplungselement mit einem Federungssystem an der Führungshülse angeordnet ist. Über das Federungssystem kann somit ein definierter Andruck der Widerstandkopplungselemente zueinander sichergestellt werden, wodurch ein definiertes Reibmoment beziehungsweise Lenkmoment am Lenkrad eingestellt wird.According to a preferred embodiment of the invention, it can be provided that the second resistance coupling element is arranged on the guide sleeve with a suspension system. A defined pressure of the resistance coupling elements to one another can thus be ensured via the suspension system, as a result of which a defined frictional torque or steering torque is set on the steering wheel.

Weiterhin kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das erste Widerstandkopplungselement der ersten Lenkspindel und das zweite Widerstandkopplungselement der zweiten Lenkspindel zur kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Drehmomentübertragung über die Führungshülse oder die Gehäuseanordnung ausgebildet sind.Furthermore, it can preferably be provided that the first resistance coupling element of the first steering spindle and the second resistance coupling element of the second steering spindle are designed for non-positive and / or positive torque transmission via the guide sleeve or the housing arrangement.

Bevorzugt können die Widerstandkopplungselemente als korrelierende Reibelemente, besonders bevorzugt als korrelierende Reibscheiben, ausgebildet sein.The resistance coupling elements can preferably be designed as correlating friction elements, particularly preferably as correlating friction disks.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erste Lenkspindel entlang der Längsachse axial unverschieblich in der Gehäuseanordnung gelagert ist. Im Umkehrschluss kann hieraus resultieren, dass insbesondere die zweite Lenkspindel und die entlang der Längsachse starr mit der zweiten Lenkspindel verbundenen Komponenten in der Gehäuseanordnung entlang der Längsachse axial verschieblich sind. Abhängig von der genauen Ausführungsform der Erfindung, kann dies eine leichte Montierbarkeit der Komponenten ermöglichen.An advantageous embodiment of the invention provides that the first steering spindle is mounted axially immovably in the housing arrangement along the longitudinal axis. Conversely, this can result in that, in particular, the second steering spindle and the components rigidly connected to the second steering spindle along the longitudinal axis are axially displaceable along the longitudinal axis in the housing arrangement. Depending on the exact embodiment of the invention, this can allow easy assembly of the components.

Um einfach zwischen dem Eingriffszustand und dem Leerlaufzustand zu wechseln, kann vorgesehen sein, dass die Lenksäule einen Stellmotor aufweist, insbesondere mit Spindeltrieb, um die erste Lenkspindel und die zweite Lenkspindel derart entlang der Längsachse zueinander zu verschieben, dass die erste Lenkspindel und die zweite Lenkspindel mit der Führungshülse oder der Gehäuseanordnung über das Widerstandkopplungssystem im Eingriffszustand stehen.In order to easily switch between the engaged state and the idling state, it can be provided that the steering column has a Servomotor, in particular with a spindle drive, in order to shift the first steering spindle and the second steering spindle relative to one another along the longitudinal axis such that the first steering spindle and the second steering spindle are in engagement with the guide sleeve or the housing arrangement via the resistance coupling system.

Weiterhin kann eine Lenksäule bevorzugt dahingehend ausgebildet sein, dass die Führungshülse über eine Verdrehsicherung gegen Verdrehen in der Gehäuseanordnung gesichert ist. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Konstruktion, um eine verbesserte Lenksäule zu schaffen.Furthermore, a steering column can preferably be designed such that the guide sleeve is secured against rotation in the housing arrangement by means of an anti-rotation device. This enables an advantageous construction to create an improved steering column.

Eine weiterhin vorteilhafte Konstruktionslösung kann derart ausgebildet sein, dass die Führungshülse über eine Gleitführung entlang der Längsachse axial verschieblich in der Gehäuseanordnung gelagert ist.A further advantageous design solution can be designed in such a way that the guide sleeve is mounted in the housing arrangement in an axially displaceable manner via a sliding guide along the longitudinal axis.

Um zu vermeiden, dass die Motoreinheit permanent im Betrieb ist, kann vorgesehen sein, dass das Widerstandkopplungssystem während eines Fahrzeugfahrbetriebs im Leerlaufzustand und im Stillstand des Fahrzeugs, insbesondere im ausgeschalteten Zustand, im Eingriffszustand eingestellt ist. Hierbei bedeutet ausgeschalteter Betrieb, dass der Antriebsmotor des Fahrzeugs ausgestellt ist. Besonders bevorzugt ist auch eine erste Stufe ausgeschaltet, bei der eine Stromversorgung im Fahrzeug erfolgt, regelmäßig aus der Starterbatterie. Diese erste Stufe kann üblicherweise über ein Zündschloss oder einem ähnlichen Mittel gesteuert werden.In order to avoid that the motor unit is permanently in operation, it can be provided that the resistance coupling system is set in the engaged state during a vehicle driving operation in the idling state and when the vehicle is at a standstill, in particular in the switched-off state. Switched off operation means that the drive motor of the vehicle is switched off. A first stage is also particularly preferably switched off, in which a power supply is carried out in the vehicle, regularly from the starter battery. This first stage can usually be controlled via an ignition lock or similar means.

Die Erfindung betrifft auch einen Feedback-Aktuator zur Kopplung mit der Lenksäule nach mindestens einem der vorgenannten Merkmale, aufweisend die vorgenannte Motoreinheit und ein optionales Getriebe, wobei das Getriebe die Motoreinheit mit der vorgenannten, ersten Lenkspindel der Lenksäule verbunden sein kann.The invention also relates to a feedback actuator for coupling to the steering column according to at least one of the aforementioned features, comprising the aforementioned motor unit and an optional transmission, wherein the transmission, the motor unit can be connected to the aforementioned first steering spindle of the steering column.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Lenkeinrichtung mit einer Lenksäule nach mindestens einem der vorgenannten Merkmale und mit einem Feedback-Aktuator.Finally, the invention relates to a steering device with a steering column according to at least one of the aforementioned features and with a feedback actuator.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:

  • 1: eine schematische Schnittansicht einer Lenkeinrichtung in einem Leerlaufzustand gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und
  • 2: eine schematische Schnittansicht der Lenkeinrichtung nach 1 in einem Eingriffszustand.
In the following, the invention is explained by way of example with reference to the attached drawings using a preferred exemplary embodiment, the features shown below being able to represent an aspect of the invention both individually and in combination. It shows:
  • 1 : A schematic sectional view of a steering device in an idle state according to a first embodiment of the invention and
  • 2 : A schematic sectional view of the steering device according to 1 in an engaged state.

Die 1 und 2 zeigen somit eine Lenkeinrichtung 44 in zwei verschiedenen Schaltzuständen, nämlich in einem Leerlaufzustand nach 1 und in einem Eingriffszustand nach 2. Die Lenkeinrichtung 44 weist eine Lenksäule 10 und einen mit der Lenksäule 10 verbundenen Feedback-Aktuator 38 auf.The 1 and 2 thus show a steering device 44 in two different switching states, namely in an idle state after 1 and in an engaged state 2 , The steering device 44 has a steering column 10 and one with the steering column 10 connected feedback actuator 38 on.

Die erfindungsgemäße Lenksäule 10 verfügt über eine äußere Gehäuseanordnung 12, die über eine Anbindung vorzugsweise schwenkbar am Fahrzeug gelagert ist. Am unteren Ende der Gehäuseanordnung 12 ist der Feedback-Aktuator 38 drehfest angebunden. Der Feedback-Aktuator 38 weist eine Motoreinheit 40 zum Generieren des Lenkmoments und beispielsweise ein Getriebe 42 auf. Die Motoreinheit 40 kann vorzugsweise mittelbar über das Getriebe 42 entlang einer Längsachse L mit einer ersten Lenkspindel 14 der Lenksäule 10 drehfest verbunden sein. Die erste Lenkspindel 14 ist in der äußeren Gehäuseanordnung 12 mindestens ein erstes Lager 18 rotativ und entlang der Längsachse L axial unverschieblich gelagert.The steering column according to the invention 10 has an outer housing arrangement 12 which is preferably pivotally mounted on the vehicle via a connection. At the lower end of the housing arrangement 12 is the feedback actuator 38 non-rotatably connected. The feedback actuator 38 has a motor unit 40 to generate the steering torque and, for example, a transmission 42 on. The motor unit 40 can preferably be indirectly via the transmission 42 along a longitudinal axis L with a first steering spindle 14 the steering column 10 be non-rotatably connected. The first steering spindle 14 is in the outer housing arrangement 12 at least a first camp 18th rotative and along the longitudinal axis L axially immovable.

Die erste Lenkspindel 14 kann beispielsweise über eine Verbindungskonfiguration 20 bildende Formelemente, insbesondere mit einem Zahnprofil, mit einer zweiten Lenkspindel 16 verbunden sein.The first steering spindle 14 can, for example, via a connection configuration 20th forming elements, in particular with a tooth profile, with a second steering spindle 16 be connected.

Weiterhin weist die Lenksäule 10 eine Führungshülse 22 und ein zweites Lager 24 auf, wobei die zweite Lenkspindel 16 mindestens über das zweite Lager 24 der Lenksäule 10 in der Führungshülse 22 rotativ und entlang einer Längsachse L axial unverschieblich gelagert ist.Furthermore, the steering column 10 a guide sleeve 22 and a second camp 24 on, with the second steering shaft 16 at least over the second camp 24 the steering column 10 in the guide sleeve 22 rotative and along a longitudinal axis L is axially immovable.

Die Führungshülse 22 ist bevorzugt über eine Gleitführung in der Gehäuseanordnung 12 entlang einer Längsachse L verschieblich angeordnet und insbesondere über eine Verdrehsicherung gegen Verdrehen in der Gehäuseanordnung 12 gesichert.The guide sleeve 22 is preferred over a sliding guide in the housing arrangement 12 along a longitudinal axis L slidably arranged and in particular via an anti-rotation device against rotation in the housing arrangement 12 secured.

Somit ist die zweite Lenkspindel 16 über die Führungshülse 22 in der Gehäuseanordnung 12 entlang einer Längsachse L verschieblich angeordnet. Die Führungshülse 22 kann vorzugsweise über einen Stellmotor 34 mit einem Spindeltrieb 36 entlang einer Längsachse L bewegt werden.So the second steering spindle 16 over the guide sleeve 22 in the housing arrangement 12 along a longitudinal axis L slidably arranged. The guide sleeve 22 can preferably via a servomotor 34 with a spindle drive 36 along a longitudinal axis L be moved.

Die erste Lenkspindel 14 weist ein drehfestes und entlang einer Längsachse L axial unverschiebliches erstes Widerstandkopplungselement 26 auf. Dieses Widerstandkopplungselement 26 erstreckt sich insbesondere radial, also quer zur Längsachse L.The first steering spindle 14 has a rotationally fixed and along a longitudinal axis L axially immovable first resistance coupling element 26 on. This resistance coupling element 26 extends in particular radially, that is to say transversely to the longitudinal axis L ,

Weiterhin kann die Führungshülse 22 insbesondere am zu der ersten Lenkspindel 14 weisenden Ende ein drehfest angeordnetes, aber entlang einer Längsachse L axial verschiebliches zweites Widerstandkopplungselement 28 aufweisen, das wechselwirkend zum ersten Widerstandkopplungselement 26 ausgebildet ist.Furthermore, the guide sleeve 22 especially on the first steering spindle 14 pointing end a non-rotatably arranged, but along a longitudinal axis L axially displaceable second resistance coupling element 28 have, which interact with the first resistance coupling element 26 is trained.

Beide Widerstandkopplungselemente 26, 28 bilden ein Widerstandkopplungssystem 30 und sind insbesondere als Reibelemente, besonders bevorzugt als Reibscheiben ausgebildet, die sich quer zur Längsachse L erstrecken.Both resistance coupling elements 26 . 28 form a resistance coupling system 30th and are in particular designed as friction elements, particularly preferably as friction disks, which extend transversely to the longitudinal axis L extend.

Insbesondere kann sich das zweite Widerstandkopplungselement 28 über ein Federungssystem 32 an der Führungshülse 22 abstützen, wobei das Federungssystem 32 drehfest ausgebildet ist.In particular, the second resistance coupling element 28 via a suspension system 32 on the guide sleeve 22 support, the suspension system 32 is non-rotatable.

Eine gemeinsame Betrachtung der 1 und 2 zeigt beispielhaft die Funktion einer bevorzugten Ausführungsform der Lenksäule 10. So ist insbesondere vorgesehen, dass die Lenkeinrichtung 44 über eine automatische Höhen- und Neigungsverstellung verfügt. Beispielsweise wird die Höhenverstellung derart angepasst, dass ein Ein- und Aussteigen für den Fahrer vereinfacht wird und dafür die untere beziehungsweise obere Position bei der Höhenverstellung eingenommen wird. In dieser Position fahren die beiden Widerstandkopplungselemente 26, 28 der ersten Lenkspindel 14 und der Führungshülse 22 aus dem Leerlaufzustand nach 1 in den Eingriffszustand nach 2 aufeinander und stehen in Wirkverbindung. Über das Federungssystem 32 kann ein definierter Andruck der als Reibscheiben ausgebildeten Widerstandkopplungselemente 26, 28 zueinander sichergestellt werden. Hierdurch wird ein definiertes Reibmoment beziehungsweise Lenkmoment am Lenkrad eingestellt. In dieser Position muss das gewünschte Lenkmoment nicht durch die Motoreinheit 40 des Feedback-Aktuators 38 erzeugt werden und die Startbatterie des Fahrzeugs wird im Stillstand und insbesondere bei nicht eingeschaltetem Antriebsmotor des Fahrzeugs nicht belastet. Weiterhin droht die Motoreinheit des Feedback-Aktuators 38 nicht zu überhitzen. Während des normalen Fahrbetriebs stehen die Widerstandkopplungselemente 26, 28 nicht in Kontakt, sind also im Leerlaufzustand nach 1. Die Widerstandkopplungselemente 26, 28 nehmen den Eingriffszustand bevorzugt nur im Stillstand des Fahrzeugs ein.A joint look at the 1 and 2 shows an example of the function of a preferred embodiment of the steering column 10 , In particular, it is provided that the steering device 44 has an automatic height and incline adjustment. For example, the height adjustment is adjusted in such a way that getting in and out is simplified for the driver and the lower or upper position for the height adjustment is taken for it. The two resistance coupling elements move in this position 26 . 28 the first steering spindle 14 and the guide sleeve 22 from the idle state after 1 in the engaged state after 2 on each other and are in active connection. About the suspension system 32 can a defined pressure of the resistance coupling elements designed as friction disks 26 . 28 to be ensured to each other. In this way, a defined friction torque or steering torque is set on the steering wheel. In this position, the desired steering torque does not have to go through the motor unit 40 of the feedback actuator 38 are generated and the starter battery of the vehicle is not loaded at a standstill and especially when the drive motor of the vehicle is not switched on. The motor unit of the feedback actuator also threatens 38 not to overheat. The resistance coupling elements are stationary during normal driving 26 . 28 not in contact, so are idle after 1 , The resistance coupling elements 26 . 28 take the engagement state preferably only when the vehicle is stationary.

BezugszeichenlisteReference list

1010
LenksäuleSteering column
1212th
GehäuseanordnungHousing arrangement
1414
Erste LenkspindelFirst steering spindle
1616
Zweite LenkspindelSecond steering spindle
1818th
Erstes LagerFirst camp
2020th
VerbindungskonfigurationConnection configuration
2222
FührungshülseGuide sleeve
2424
Zweites LagerSecond camp
2626
Erstes WiderstandkopplungselementFirst resistance coupling element
2828
Zweites WiderstandkopplungselementSecond resistance coupling element
3030
WiderstandkopplungssystemResistance coupling system
3232
FederungssystemSuspension system
3434
Stellmotorservomotor
3636
SpindeltriebSpindle drive
3838
Feedback-AktuatorFeedback actuator
4040
MotoreinheitMotor unit
4242
Getriebetransmission
4444
Lenkeinrichtung Steering device
LL
Längsachselongitudinal axis

Claims (10)

Lenksäule (10) mit einer Längsachse (L), aufweisend - eine äußere Gehäuseanordnung (12), - eine erste Lenkspindel (14) zur Kopplung mit einer zweiten Lenkspindel (16), wobei die erste Lenkspindel (14) um die Längsachse (L) drehbar in der Gehäuseanordnung (12) gelagert ist, - ein erstes Lager (18) zur drehbaren Lagerung der ersten Lenkspindel (14) in der Gehäuseanordnung (12), - eine zweite Lenkspindel (16) zur Kopplung mit einem Lenkrad, wobei die zweite Lenkspindel (16) zur ersten Lenkspindel (14) entlang der Längsachse (L) axial verschieblich ist, wobei die zweite Lenkspindel (16) und die erste Lenkspindel (14) zur Drehmomentübertragung mit einer Verbindungskonfiguration (20) miteinander verbunden sind, - eine Führungshülse (22) zur Führung der zweiten Lenkspindel (16), - ein zweites Lager (24) zur drehbaren Lagerung der zweiten Lenkspindel (16) in der Führungshülse (22), wobei die zweite Lenkspindel (16) entlang der Längsachse (L) axial unverschieblich und mit mindestens dem zweiten Lager (24) drehbar gelagert innerhalb der Führungshülse (22) angeordnet ist, wobei die Führungshülse (22) entlang der Längsachse (L) axial verschieblich innerhalb der Gehäuseanordnung (12) angeordnet ist, - ein erstes Widerstandkopplungselement (26), das an der ersten Lenkspindel (14) angeordnet ist, - ein zweites Widerstandkopplungselement (28), das korrelierend zum ersten Widerstandkopplungselement (26) ausgebildet ist und drehfest an einem zu der ersten Lenkspindel (14) weisenden Endbereich der Führungshülse (22) angeordnet ist, wobei die zweite Lenkspindel (16) derart entlang der Längsachse (L) zur ersten Lenkspindel (14) axial verschiebbar ist, dass die erste Lenkspindel (14) und die zweite Lenkspindel (16) mit der Führungshülse (22) oder der Gehäuseanordnung (12) über ein Widerstandkopplungssystem (30), aufweisend das erste Widerstandkopplungselement (26) und das zweite Widerstandkopplungselement (28), in einen Eingriffszustand oder einen Leerlaufzustand einstellbar sind.Steering column (10) with a longitudinal axis (L), comprising - an outer housing arrangement (12), - a first steering spindle (14) for coupling to a second steering spindle (16), the first steering spindle (14) about the longitudinal axis (L) is rotatably mounted in the housing arrangement (12), - a first bearing (18) for rotatably mounting the first steering spindle (14) in the housing arrangement (12), - a second steering spindle (16) for coupling to a steering wheel, the second steering spindle (16) is axially displaceable along the longitudinal axis (L) to the first steering spindle (14), the second steering spindle (16) and the first steering spindle (14) being connected to one another for torque transmission with a connection configuration (20), - a guide sleeve (22 ) for guiding the second steering spindle (16), - a second bearing (24) for rotatably mounting the second steering spindle (16) in the guide sleeve (22), the second steering spindle (16) being axially immovable along with the longitudinal axis (L) at least at least the second bearing (24) is arranged rotatably within the guide sleeve (22), the guide sleeve (22) being arranged axially displaceably along the longitudinal axis (L) within the housing arrangement (12), - a first resistance coupling element (26) which is arranged on the first steering spindle (14), - a second resistance coupling element (28), which is designed to correlate with the first resistance coupling element (26) and is arranged in a rotationally fixed manner on an end region of the guide sleeve (22) facing the first steering spindle (14), the second steering spindle (16) thus along the longitudinal axis (L) to the first steering spindle (14 ) that the first steering spindle (14) and the second steering spindle (16) with the guide sleeve (22) or the housing arrangement (12) via a resistance coupling system (30), comprising the first resistance coupling element (26) and the second resistance coupling element ( 28), can be set in an engaged state or an idling state. Lenksäule (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Widerstandkopplungselement (28) mit einem Federungssystem (32) an der Führungshülse (22) angeordnet ist.Steering column (10) after Claim 1 , characterized in that the second resistance coupling element (28) with a suspension system (32) is arranged on the guide sleeve (22). Lenksäule (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Widerstandkopplungselement (26) der ersten Lenkspindel (14) und das zweite Widerstandkopplungselement (28) der zweiten Lenkspindel (16) zur kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Drehmomentübertragung über die Führungshülse (22) oder die Gehäuseanordnung (12) ausgebildet sind, als korrelierende Reibelemente.Steering column (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that the first resistance coupling element (26) of the first steering spindle (14) and the second resistance coupling element (28) of the second steering spindle (16) are designed for non-positive and / or positive torque transmission via the guide sleeve (22) or the housing arrangement (12) are as correlating friction elements. Lenksäule (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lenkspindel (14) entlang der Längsachse (L) axial unverschieblich in der Gehäuseanordnung (12) gelagert ist.Steering column (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the first steering spindle (14) is mounted axially immovably in the housing arrangement (12) along the longitudinal axis (L). Lenksäule (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäule (10) einen Stellmotor (34) mit Spindeltrieb (36) aufweist, um die erste Lenkspindel (14) und die zweite Lenkspindel (16) derart entlang der Längsachse (L) zueinander zu verschieben, dass die erste Lenkspindel (14) und die zweite Lenkspindel (16) mit der Führungshülse (22) oder der Gehäuseanordnung (12) über das Widerstandkopplungssystem (30) im Eingriffszustand stehen.Steering column (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the steering column (10) has a servomotor (34) with a spindle drive (36) around the first steering spindle (14) and the second steering spindle (16) along the longitudinal axis (L) to each other so that the first steering spindle (14) and the second steering spindle (16) are in engagement with the guide sleeve (22) or the housing arrangement (12) via the resistance coupling system (30). Lenksäule (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (22) über eine Verdrehsicherung gegen Verdrehen in der Gehäuseanordnung (12) gesichert ist.Steering column (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide sleeve (22) is secured against rotation in the housing arrangement (12) by means of an anti-rotation device. Lenksäule (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (22) über eine Gleitführung entlang der Längsachse (L) axial verschieblich in der Gehäuseanordnung (14) gelagert ist.Steering column (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the guide sleeve (22) is mounted axially displaceably in the housing arrangement (14) via a sliding guide along the longitudinal axis (L). Lenksäule (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandkopplungssystem (30) während eines Fahrzeugfahrbetriebs im Leerlaufzustand und im Stillstand des Fahrzeugs im Eingriffszustand eingestellt ist.Steering column (10) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the resistance coupling system (30) is set during vehicle operation in the idle state and when the vehicle is stationary in the engaged state. Feedback-Aktuator (38) zur Kopplung mit einer Lenksäule (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend eine Motoreinheit (40) und ein Getriebe (42), wobei das Getriebe (42) die Motoreinheit (40) mit der ersten Lenkspindel (14) der Lenksäule (10) verbindet.Feedback actuator (38) for coupling to a steering column (10) according to at least one of the Claims 1 to 8th comprising a motor unit (40) and a transmission (42), the transmission (42) connecting the motor unit (40) to the first steering spindle (14) of the steering column (10). Lenkeinrichtung (44) mit einer Lenksäule (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 und mit einem Feedback-Aktuator (38) nach Anspruch 9.Steering device (44) with a steering column (10) according to at least one of the Claims 1 to 8th and with a feedback actuator (38) Claim 9 ,
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