DE102019132760A1

DE102019132760A1 - Energy-efficient reset system for a steering axle of a steer-by-wire steering system

Info

Publication number: DE102019132760A1
Application number: DE102019132760.1A
Authority: DE
Inventors: Ruediger Berndt; Johannes Reinschke
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-06-10
Also published as: WO2021110195A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückstellsystem (10) für eine um eine Drehachse (D) drehbare Lenkwelle (12) eines Steer-by-wire-Lenksystems (14), wobei das Rückstellsystem (10) eine mechanische, federbasierte Rückstelleinrichtung (16a, 16b) aufweist, die derart eingerichtet ist, dass ein Rückkopplungsmoment an der Lenkwelle (12) durch die Rückstelleinrichtung (16a, 16b) aufprägbar ist, wobei die Rückstelleinrichtung (16a, 16b) so ausgebildet ist, dass das Rückkopplungsmoment außerhalb eines definierten Lenkwinkels um eine Nulllage der Rückstelleinrichtung (16a, 16b) im Wesentlichen konstant ist. Die Erfindung ermöglicht somit insbesondere ein Rückstellsystem (10) für eine um eine Drehachse (D) drehbare Lenkwelle (12) eines Steer-by-wire-Lenksystems (14), und ein Steer-by-wire-Lenksystem (14), um Rückkopplungsmomente zum Einstellen einer ausgelenkten Lenkwelle (12) in ihre Nulllage zuverlässig und ohne hohe elektrische Energiezufuhr, vorzugsweise ohne elektrische Energiezufuhr, zur Verfügung zu stellen.The invention relates to a reset system (10) for a steering shaft (12) of a steer-by-wire steering system (14) rotatable about an axis of rotation (D), the reset system (10) having a mechanical, spring-based reset device (16a, 16b) which is set up in such a way that a feedback torque can be impressed on the steering shaft (12) by the reset device (16a, 16b), the reset device (16a, 16b) being designed so that the feedback torque outside a defined steering angle around a zero position of the reset device (16a, 16b) is essentially constant. The invention thus enables in particular a reset system (10) for a steering shaft (12) of a steer-by-wire steering system (14) that can be rotated about an axis of rotation (D), and a steer-by-wire steering system (14) for feedback torques for setting a deflected steering shaft (12) in its zero position reliably and without a high electrical energy supply, preferably without an electrical energy supply.

Description

Die Erfindung betrifft ein energieeffizientes Rückstellsystem für eine Lenksachse eines Steer-by-wire-Lenksystems.The invention relates to an energy-efficient reset system for a steering axle of a steer-by-wire steering system.

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 turning 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 rotation angle or torque sensors that detect the steering command and output a determined electrical control signal to a steering actuator, which by means 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. Rückkopplungsmoment 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.With steer-by-wire systems, the driver does not receive any direct physical feedback from the steered wheels via the steering line, which in conventional mechanically coupled steering systems is a reaction or feedback torque depending on the condition of the road surface, the vehicle speed, the current steering angle and other operating conditions reported back to the steering wheel. The lack of haptic feedback makes it difficult for the driver to safely grasp current driving situations and to carry out appropriate steering maneuvers, as a result of which vehicle steerability and thus driving safety are impaired.

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 Rückkopplungsmoment (Feedbackmoment) 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.In order to generate 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 form a feedback signal from these, which is shown in a feedback actuator is fed. The feedback actuator is integrated into the input unit and has an actuator unit which includes an actuator serving as a manual torque or steering wheel actuator and which, depending on the feedback signal, couples a feedback torque (feedback torque) corresponding to the real reaction torque into the steering wheel via the steering shaft. Such “force feedback” systems give the driver the impression of a real driving situation like with conventional steering, which facilitates an intuitive reaction.

Aus der DE 10 2008 036 730 A1 ist ein Steer-by-wire-Lenksystem mit einer Eingabeeinheit bekannt, die eine von einem Elektromotor angetriebene Aktuatoreinheit aufweist. Der Elektromotor 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 der Elektromotor bezüglich der Längsachse axial an die Manteleinheit angeflanscht und die Motorwelle über eine Kupplung mit der in der Manteleinheit gelagerten Lenkwelle verbunden. Eine gleichartig aufgebaute Aktuatoreinheit ist in der EP 2 414 211 B1 dargestellt. In der darin beschriebenen Ausführung bildet die Lenkwelle selbst die Motorwelle des Elektromotors, sodass ein kompakterer Aufbau realisiert werden kann.From the DE 10 2008 036 730 A1 a steer-by-wire steering system with an input unit is known which has an actuator unit driven by an electric motor. The electric motor 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 coupled directly to the steering shaft, so the motor torque is identical to the manual torque coupled into the steering shaft. The electric motor is flanged axially to the casing unit with respect to the longitudinal axis and the motor shaft is connected to the steering shaft mounted in the casing unit via a coupling. A similarly constructed actuator unit is in the EP 2 414 211 B1 shown. In the embodiment described therein, the steering shaft itself forms the motor shaft of the electric motor, so that a more compact structure can be implemented.

Alternativ kann das Rückkopplungsmoment des Feedback-Aktuators über ein Getriebe in die Lenkwelle eingeprägt werden. Das Getriebe hat dabei bevorzugt ein Übersetzungsverhältnis zwischen Motordrehzahl und Lenkwellendrehzahl größer 1, und kleiner 100. Durch eine geeignete Wahl des Übersetzungsverhältnisses passt die maximale Lenkwellendrehzahl, üblicherweise < 200 rpm, zur der Motornenndrehzahl, üblicherweise >= 1000 rpm, beziehungsweise zur Motorkennlinie des maximalen Drehmoments über der Drehzahl.Alternatively, the feedback torque of the feedback actuator can be impressed on the steering shaft via a gear. The gearbox preferably has a gear ratio between the engine speed and the steering shaft speed greater than 1 and less than 100. With a suitable selection of the gear ratio, the maximum steering shaft speed, usually <200 rpm, matches the nominal motor speed, usually> = 1000 rpm, or the motor characteristic curve of the maximum torque over the speed.

Zur Beaufschlagung eines definierten Rückkopplungsmoments im Lenkrad muss bei den vorangehend beschriebenen bekannten Ausführungen das Motordrehmoment wegen der direkten Kupplung der Motorwelle mit der Lenkwelle entsprechend genau vorgegeben werden, was eine aufwendige, schnelle und präzise Regelung des Motorstroms in der Steuereinheit erfordert. Hinzu kommt, dass zur Realisierung größerer Rückkopplungsmomente relativ hohe Steuerströme bereitgestellt werden müssen. Dabei ist das im zeitlichen Mittel vom Feedback-Aktuator aufzubringende Rückkopplungsmoment zu verringern beziehungsweise zu minimieren. Dabei soll bei Kurvenfahrt im Falle eines Ausfalls des Feedback-Aktuators das von einem Fahrer wahrgenommene Rückkopplungsmoment nicht plötzlich auf Null abfallen, da dies zu einem Überreißen des Lenkrads und damit zu einem Unfall führen kann.In order to apply a defined feedback torque in the steering wheel, in the known designs described above, the motor torque must be specified precisely because of the direct coupling of the motor shaft to the steering shaft, which requires complex, fast and precise regulation of the motor current in the control unit. In addition, relatively high control currents have to be provided in order to achieve greater feedback torques. The feedback torque to be generated by the feedback actuator in terms of time is to be reduced or minimized. When cornering, in the event of a failure of the feedback actuator, the feedback torque perceived by a driver should not suddenly drop to zero, since this can lead to the steering wheel tearing over and thus to an accident.

Insbesondere sind Feedback-Aktuatoren redundant in das Steer-by-wire-Lenksystem zu integrieren, um eine Rückfallposition beim Ausfall eines Feedback-Aktuators anzubieten. Dies ist eine mit Mehrgewicht behaftete sowie energie- und kostenintensive Lösung.In particular, feedback actuators are to be integrated redundantly into the steer-by-wire steering system in order to offer a fallback position if a feedback actuator fails. This is an additional weight, energy and cost-intensive solution.

Ein Reiblager an der Lenkwelle erhöhen den Energieverbrauch des Steer-by-wire-Lenksystems. Ferner dämpft ein Reiblager zwar im Fall des Ausfalls des Feedback-Aktuators ein mögliches Überreißen des Lenkrads durch den Fahrer, ein lenkwinkelabhängiges Rückkopplungsmoment kann ein Reiblager jedoch nicht nachbilden. Ein Problem ist insbesondere, dass die derzeit aufgeprägten Rückkopplungsmomente aus Systemen mit einem hohen elektrischen Energiebedarf resultieren.A friction bearing on the steering shaft increases the energy consumption of the steer-by-wire steering system. Furthermore, although a friction bearing dampens a possible overriding of the steering wheel by the driver in the event of a failure of the feedback actuator, a friction bearing cannot reproduce a steering angle-dependent feedback torque. Is a problem in particular that the currently applied feedback moments result from systems with a high electrical energy requirement.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Rückstellsystem für eine um eine Drehachse drehbare Lenkwelle eines Steer-by-wire-Lenksystems zu entwickeln, das Rückkopplungsmomente zum Einstellen einer ausgelenkten Lenkwelle in ihre Nulllage zuverlässig und ohne hohe elektrische Energiezufuhr, vorzugsweise ohne elektrische Energiezufuhr, zur Verfügung stellt.It is the object of the invention to develop a return system for a steering shaft of a steer-by-wire steering system that can be rotated about an axis of rotation, the feedback torques for setting a deflected steering shaft in its zero position reliably and without high electrical energy supply, preferably without electrical energy supply Provides.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Rückstellsystem für eine um eine Drehachse drehbare Lenkwelle eines Steer-by-wire-Lenksystems mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Steer-by-wire-Lenksystem 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 return system for a steering shaft rotatable about an axis of rotation of a steer-by-wire steering system with the features of claim 1 and a steer-by-wire steering system with the features of claim 10. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims and the following description, each of which can represent an aspect of the invention individually or in combination.

Die Erfindung betrifft somit ein Rückstellsystem für eine um eine Drehachse drehbare Lenkwelle eines Steer-by-wire-Lenksystems, wobei das Rückstellsystem eine mechanische, federbasierte Rückstelleinrichtung aufweist, die derart eingerichtet ist, dass ein Rückkopplungsmoment an der Lenkwelle durch die Rückstelleinrichtung aufprägbar ist, wobei die Rückstelleinrichtung so ausgebildet ist, dass das Rückkopplungsmoment außerhalb eines definierten Lenkwinkels um eine Nulllage der Rückstelleinrichtung im Wesentlichen konstant ist.The invention thus relates to a restoring system for a steering shaft of a steer-by-wire steering system that is rotatable about an axis of rotation, the restoring system having a mechanical, spring-based restoring device which is set up in such a way that a feedback torque can be impressed on the steering shaft by the restoring device, with the resetting device is designed such that the feedback torque is essentially constant outside a defined steering angle around a zero position of the resetting device.

Im Wesentlichen konstant bedeutet hierbei bevorzugt, dass der definierte Lenkwinkel um die Nulllage plus/minus einschließlich 20 Grad, besonders bevorzugt plus/minus einschließlich 10 Grad, um die Drehachse beträgt. Insbesondere und ganz besonders bevorzugt ist als Nulllage zu verstehen, dass kein Lenkwinkel vorliegt.Essentially constant here preferably means that the defined steering angle around the zero position is plus / minus including 20 degrees, particularly preferably plus / minus including 10 degrees, about the axis of rotation. In particular and very particularly preferably, the zero position is to be understood as meaning that there is no steering angle.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Rückstellsystem derart eingerichtet ist, dass ein Rückkopplungsmoment an der Lenkwelle durch eine mechanische, federbasierte Rückstelleinrichtung und einen Feedback-Aktuator realisiert wird. Die Kombination mit dem Feedback-Aktuator ermöglicht ein vorteilhaft eingestelltes Rückkopplungsmoment.It is provided in particular that the restoring system is set up in such a way that a feedback torque on the steering shaft is implemented by a mechanical, spring-based restoring device and a feedback actuator. The combination with the feedback actuator enables an advantageously adjusted feedback torque.

Grundidee der Erfindung ist somit beispielhaft ein Rückstellsystem für eine um eine Drehachse drehbare Lenkwelle eines Steer-by-wire-Lenksystems mit vorzugsweise mindestens zwei Federn. Eine derart mechanische Rückstelllösung ermöglicht ein energieeffizientes und zuverlässiges Rückstellen der Lenkwelle und somit eines eingelenkten Lenkrads bis zu einer Nulllage. Als Nulllage gilt der Lenkwinkel, beziehungsweise die Drehung der Lenkwelle von null Grad. In Sonderfällen kann die Nulllage der Lenkwelle von der der Rückstelleinrichtung abweichen. Die mindestens beiden Federn sind insbesondere gleich ausgelegt und wirken vorzugsweise entgegengesetzt. Ein Kopplungssystem sorgt dafür, dass bei einer Drehung der Lenkwelle mit einem Lenkwinkel von null Grad keine der beiden Federn oder beide Federn, in entgegengesetzter Richtung und damit sich gegenseitig kompensierend, an der Lenkradachse wirken. Bei einer Drehung der Lenkwelle mit einem positiven Lenkwinkel wirkt nur die, vom Lenkrad aus gesehen, linke Feder an der Lenkwelle; bei einer Drehung der Lenkwelle mit einem negativen Lenkwinkel wirkt nur die, vom Lenkrad aus gesehen, rechte Feder. Eine mögliche Anordnung der beiden Federn an der Lenkwelle kann derart ausgebildet sein, dass bei einer Drehung der Lenkwelle mit einem Lenkwinkel von null Grad beide Federn insbesondere anschlagsbegrenzt und/oder vorzugsweise vorgespannt sind. Durch die Vorspannung wird erreicht, dass kraftloses Spiel um den Nullwinkel relativ klein und bei Änderung des Lenkwinkels über null Grad heraus ein konstantes Rückkopplungsmoment schnell erreicht wird. Das Kopplungssystem sorgt für die Übertragung des Kraftschlusses zwischen den beiden Federn bei einer Drehung der Lenkwelle mit einem Lenkwinkel von null Grad.The basic idea of the invention is thus, by way of example, a restoring system for a steering shaft of a steer-by-wire steering system that is rotatable about an axis of rotation and preferably has at least two springs. Such a mechanical resetting solution enables an energy-efficient and reliable resetting of the steering shaft and thus a steered steering wheel down to a zero position. The zero position is the steering angle or the rotation of the steering shaft from zero degrees. In special cases, the zero position of the steering shaft can deviate from that of the reset device. The at least two springs are designed in particular in the same way and preferably act in opposite directions. A coupling system ensures that when the steering shaft rotates with a steering angle of zero degrees, neither of the two springs or both springs act on the steering wheel axis in opposite directions and thus mutually compensating. When the steering shaft rotates at a positive steering angle, only the left spring on the steering shaft, as seen from the steering wheel, acts; when the steering shaft rotates with a negative steering angle, only the right spring, viewed from the steering wheel, acts. A possible arrangement of the two springs on the steering shaft can be designed in such a way that when the steering shaft rotates with a steering angle of zero degrees, both springs are in particular limited by stops and / or are preferably pretensioned. The preload ensures that powerless play around the zero angle is relatively small and a constant feedback torque is quickly achieved when the steering angle changes beyond zero degrees. The coupling system ensures the transmission of the frictional connection between the two springs when the steering shaft rotates with a steering angle of zero degrees.

Bei der bevorzugten Ausführungsform mit Federn ist die Federrückstellkraft weitgehend unabhängig von der Auslenkung der Federn.In the preferred embodiment with springs, the spring return force is largely independent of the deflection of the springs.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Rückstellsystem aufweist
mindestens zwei Federn als Rückstelleinrichtung, die jeweils aufweisen einen um eine Rotationsachse drehbaren Einwickelabschnitt und einen Abwickelabschnitt mit einem Federende;
ein Kopplungssystem, das zur Verbindung mit einer jeweiligen Feder ein Kopplungswiderlager aufweist;
wobei gemäß einer Drehachsenqueransicht die mindestens beiden Abwickelabschnitte derart jeweils zwischen einem Einwickelabschnitt und einem Kopplungswiderlager angeordnet sind und zur Wechselwirkung mit der Lenkwelle ausgebildet sind, dass bei einer Drehung der Lenkwelle um die Drehachse, mindestens ein Abwickelabschnitt ein zur Drehung gegenwirkendes Rückkopplungsmoment auf die Lenkwelle aufprägt. Es hat sich herausgestellt, dass dies eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe darstellt.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the reset system has
at least two springs as a restoring device, each having a wrapping section rotatable about an axis of rotation and an unwinding section with a spring end;
a coupling system having a coupling abutment for connection to a respective spring;
wherein, according to a transverse view of the axis of rotation, the at least two unwinding sections are each arranged between a wrapping section and a coupling abutment and are designed to interact with the steering shaft such that when the steering shaft rotates about the axis of rotation, at least one unwinding section impresses a feedback torque counteracting the rotation on the steering shaft. It has been found that this represents a particularly advantageous embodiment for solving the object according to the invention.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass
die mindestens beiden Einwickelabschnitte um die jeweilige Rotationsachse zueinander entgegensetzte Wicklungsrichtungen aufweisen. Somit wirken die Federn bei Kontakt mit einer Lenkwelle entgegengesetzt. Insbesondere sind die Federn auch gleich dimensioniert beziehungsweise konstruiert. Es hat sich herausgestellt, dass hierdurch ein zuverlässiges und Rückkopplungsmoment ermöglicht wird.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that
the at least two wrapping sections have opposite winding directions about the respective axis of rotation. Thus, the springs act on contact with a steering shaft opposite. In particular, the springs are also dimensioned or constructed identically. It has been found that this enables a reliable and feedback torque.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einwickelabschnitte von dem jeweiligen Abwickelabschnitt ausgehend zur Drehachse gerichtet angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die bauchige Ausgestaltung der Einwickelabschnitte im Montagezustand in Richtung der Lenkwelle weist. Dies ermöglicht einerseits eine platzsparende Montage und andererseits eine Montage mit reduziertem Schadensrisiko, da Stöße mit nur reduziertem Risiko auf die Einwickelabschnitte einwirken.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the wrapping sections are arranged starting from the respective unwinding section towards the axis of rotation. This means that the bulbous configuration of the wrapping sections in the assembled state points in the direction of the steering shaft. On the one hand, this enables space-saving assembly and, on the other hand, assembly with a reduced risk of damage, since impacts act on the wrapping sections with only a reduced risk.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Federenden jeweils gewinkelt zum Abwickelabschnitt angeordnet sind, und dass die Kopplungswiderlager ausgebildet sind, die Abwickelabschnitte abhängig von der Drehung der Lenkwelle zu führen oder widerzulagern. Dies bedeutet, dass die Abwickelabschnitte beispielsweise durch die Kopplungswiderlager hindurchgeführt werden können bis sie durch ihre gewinkelte Ausgestaltung, beispielsweise im Wesentlichen oder genau 90 Grad zur Längsachse der Abwickelabschnitte, widerlagernd anschlagen. Hierdurch wird das Rückstellsystem stabilisiert und gleichzeitig wird dessen Zuverlässigkeit erhöht.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the spring ends are each arranged at an angle to the unwinding section, and that the coupling abutments are designed to guide or counter the unwinding sections depending on the rotation of the steering shaft. This means that the unwinding sections can, for example, be passed through the coupling abutment until they abut against the longitudinal axis of the unwinding sections due to their angled configuration, for example essentially or exactly 90 degrees. This stabilizes the reset system and at the same time increases its reliability.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Kopplungswiderlager jeweils über einen Schwenkmechanismus schwenkbar sind und über einen Koppelsteg derart miteinander verbunden und ausgebildet sind, dass bei einer Drehung der Lenkwelle nur Abwickelabschnitte von Federn mit Einwickelabschnitten einer Wicklungsrichtung ausgebildet sind, um mit der Lenkwelle wechselzuwirken. Dies reduziert die mit der Lenkwelle wechselwirkenden Komponenten, sodass der Betrag von Kraft und Reibung aus Rückstellsystemkomponenten beim Einbringen des Rückkopplungsmoments gering ausfällt. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und reduziert die jeweils von den Federn benötigte Federkraft.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that
the coupling abutments are each pivotable via a swivel mechanism and are connected and designed with one another via a coupling web in such a way that when the steering shaft is rotated, only unwinding sections of springs with wrapping sections of one winding direction are formed to interact with the steering shaft. This reduces the components that interact with the steering shaft, so that the amount of force and friction from restoring system components when the feedback torque is introduced is low. This increases the reliability and reduces the spring force required by the springs.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Koppelsteg mit der Lenkwelle verbindbar ist, wobei der Koppelsteg insbesondere ein Reibelement aufweist, das mit der Lenkwelle verbindbar ist. Hierdurch kann die Nulllage der Lenkwelle stabilisiert werden. Das Reibelement hat zudem den Vorteil, dass es eine Rückstellgeschwindigkeit der Lenkwelle bei kleinen Lenkausschlägen reduziert.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the coupling web can be connected to the steering shaft, the coupling web in particular having a friction element which can be connected to the steering shaft. In this way, the zero position of the steering shaft can be stabilized. The friction element also has the advantage that it reduces a return speed of the steering shaft in the event of small steering deflections.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens beiden Einwickelabschnitte ausgebildet sind, um mit einer korrelierend ausgebildeten Lenkwelle kraftschlüssig beziehungsweise reibschlüssig wechselzuwirken. Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normal-Kraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegen-Kraft nicht überschritten wird. Der Kraft- beziehungsweise Reibschluss ist verloren und die Flächen rutschen aufeinander, wenn die tangential wirkende Last-Kraft größer als die Haftreibungs-Kraft ist. Somit besteht ein Reibschluss mindestens entlang der Längsachse des jeweiligen Abwickelabschnitts, sodass das jeweilige zur Drehung gegenwirkende Rückkopplungsmoment von der Feder auf die Lenkwelle aufgeprägt werden kann.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the at least two wrapping sections are designed to interact with a correlating steering shaft in a non-positive or frictional manner. Non-positive connections require a normal force on the surfaces to be connected. Their mutual displacement is prevented as long as the counter-force caused by the static friction is not exceeded. The force or frictional connection is lost and the surfaces slide on each other if the tangentially acting load force is greater than the static friction force. Thus, there is a frictional connection at least along the longitudinal axis of the respective unwinding section, so that the respective feedback torque counteracting the rotation can be impressed by the spring on the steering shaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nulllage der Rückstelleinrichtung gegenüber der Nulllage der Lenkwelle aktuatorisch veränderbar ist. Dies hat den Vorteil, dass etwaiger Versatz ausgeglichen, oder im Bedarfsfall, ausgleichend eingebracht werden kann. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn die Nulllage der Rückstelleinrichtung gemessen an einem gemeinsamen Referenzwert nicht im Einklang mit der Nulllage der Lenkwelle ist. Umgekehrt kann bei bestimmten Manövern vorteilhaft sein, etwa beim Parken, einen gewissen Versatz aktuatorisch einzubinden.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the zero position of the resetting device can be changed by an actuator relative to the zero position of the steering shaft. This has the advantage that any offset can be compensated for, or, if necessary, can be introduced to compensate. This can be advantageous, for example, if the zero position of the resetting device, measured at a common reference value, is not in accordance with the zero position of the steering shaft. Conversely, it can be advantageous for certain maneuvers, for example when parking, to incorporate a certain offset in an actuator.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass
die mindestens beiden Einwickelabschnitte ausgebildet sind, um mit einer korrelierend ausgebildeten Lenkwelle formschlüssig wechselzuwirken, wobei vorzugsweise die mindestens beiden Abwickelabschnitte und/oder die Lenkwelle zum formschlüssigen Wechselwirken Mitführzähne aufweisen, die bevorzugt nur in eine Richtung, entgegen dem Rückkopplungsmoment wirkend formschlüssig ausgebildet sind. Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Anders ausgedrückt ist bei einer formschlüssigen Verbindung der eine Verbindungspartner dem anderen im Weg. Bei Betriebsbelastung wirken Druckkräfte normal, das heißt rechtwinklig zu den Flächen der Verbindungspartner. Solche Sperrungen kommen in mindestens einer Richtung vor. Eine solche Sperrung kann beispielsweise über Mitführzähne erzeugt werden, die umfangsgemäß an der Lenkwelle oder entlang der Abwickelabschnitte zur Lenkwelle angeordnet sein können. Die mit einem jeweiligen Mitführzahn korrelierende Kontur kann eine Ausnehmung oder eine Gegenkontur sein. Somit besteht ein Formschluss mindestens entlang der Längsachse des jeweiligen Abwickelabschnitts, sodass das jeweilige zur Drehung gegenwirkende Rückkopplungsmoment von der Feder auf die Lenkwelle aufgeprägt werden kann.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that
the at least two wrapping sections are designed to interact positively with a correlating steering shaft, the at least two unwinding sections and / or the steering shaft preferably having entrainment teeth for form-locking interaction, which are preferably designed in a form-fitting manner acting against the feedback torque in only one direction. Positive connections are created by the interlocking of at least two connection partners. As a result, the connection partners cannot break loose even with or without power transmission. In other words, in the case of a form-fitting connection, one connection partner is in the way of the other. Under operating loads, compressive forces act normally, i.e. at right angles to the surfaces of the connection partners. Such blocks occur in at least one direction. Such a blocking can be generated, for example, by means of entrainment teeth, which can be arranged circumferentially on the steering shaft or along the unwinding sections of the steering shaft. The contour correlating with a respective entrainment tooth can be a recess or a counter-contour. There is thus a form fit at least along the longitudinal axis of the respective unwinding section, so that the respective one is able to rotate counteracting feedback torque can be impressed by the spring on the steering shaft.

Es ist auch möglich, dass Reib- und Formschluss miteinander kombiniert werden, um die Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen.It is also possible for frictional and positive locking to be combined with one another in order to further increase reliability.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abwickelabschnitte von zwei oder mehreren Federn voneinander entlang der Drehachse beabstandet auf der Lenkwelle wechselwirkend angeordnet sind. Dies bedeutet anders formuliert, dass die Abwickelabschnitte nicht auf einer Projektionsebene angeordnet sind, sondern dass sie entlang der Drehachse aufeinander folgend, beispielsweise parallel, angeordnet sind. Dies vereinfacht die Bauweise des Rückstellsystems, sodass dieses durch die geringere Komplexität zuverlässig funktioniert.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the unwinding sections of two or more springs are arranged on the steering shaft, spaced apart from one another along the axis of rotation. In other words, this means that the development sections are not arranged on a projection plane, but that they are arranged one after the other along the axis of rotation, for example in parallel. This simplifies the design of the reset system so that it works reliably due to its lower complexity.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steer-by-wire-Lenksystem mit einem Rückstellsystem nach mindestens einem der vorgenannten Merkmale und eine Lenkwelle nach mindestens einem der vorgenannten Merkmale.The invention further relates to a steer-by-wire steering system with a return system according to at least one of the aforementioned features and a steering shaft according to at least one of the aforementioned features.

Die Erfindung ermöglicht somit insbesondere ein Rückstellsystem für eine um eine Drehachse drehbare Lenkwelle eines Steer-by-wire-Lenksystems, und ein Steer-by-wire-Lenksystem, um Rückkopplungsmomente zum Einstellen einer ausgelenkten Lenkwelle in ihre Nulllage zuverlässig und ohne hohe elektrische Energiezufuhr, vorzugsweise ohne elektrische Energiezufuhr, zur Verfügung zu stellen.The invention thus enables, in particular, a return system for a steering shaft of a steer-by-wire steering system that can be rotated about an axis of rotation, and a steer-by-wire steering system to provide feedback torques for setting a deflected steering shaft to its zero position reliably and without a high electrical energy supply, preferably without electrical energy supply.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung 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 Draufsicht auf eine Lenkeinrichtung mit einer Lenksäule nach Stand der Technik;
2: eine schematische Draufsicht auf eine Steer-by-wire-Lenkeinrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3: eine perspektivische Ansicht eines Rückstellsystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einer Lenkwelle und einem Feedback-Aktuator;
4: eine perspektivische Ansicht einer Feder gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
5: eine schematische Ansicht einer Federrückstellkraft einer Feder gemäß 4 an einem Lenkrad als Funktion einer Drehung des Lenkrad um einen Lenkwinkel;
6: eine schematische Drehachsenqueransicht des Rückstellsystems gemäß 2;
7: eine schematische Drehachsenqueransicht des Rückstellsystems gemäß 6 mit einem geschwenkten Kopplungswiderlager; und
8: eine schematische Drehachsenqueransicht des Rückstellsystems gemäß 6 mit zwei Kopplungswiderlagern in Ruheposition und einer Lenkwelle in Nulllage.

In the following, the invention is explained by way of example with reference to the attached drawing 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 plan view of a steering device with a steering column according to the prior art;
2 : a schematic plan view of a steer-by-wire steering device according to a preferred embodiment of the invention;
3rd : a perspective view of a reset system according to a preferred embodiment of the invention with a steering shaft and a feedback actuator;
4th : a perspective view of a spring according to a preferred embodiment of the invention;
5 : a schematic view of a spring restoring force of a spring according to FIG 4th on a steering wheel as a function of a rotation of the steering wheel through a steering angle;
6th : a schematic rotational axis transverse view of the reset system according to FIG 2 ;
7th : a schematic rotational axis transverse view of the reset system according to FIG 6th with a pivoted coupling abutment; and
8th : a schematic rotational axis transverse view of the reset system according to FIG 6th with two coupling abutments in rest position and a steering shaft in zero position.

Die 1 zeigt ein Lenksystem nach Stand der Technik. Dabei ist ein Lenkrad 36 über eine Lenkwelle 12, auch bekannt als Lenksäule, mit einem Lenkgetriebe 38 verbunden. Somit wird eine Lenkbewegung physisch unmittelbar weitergegeben, wodurch wegen der Komponentenreibung eine von einem Kraftfahrzeugfahrer wahrnehmbare Grundreibung vorhanden ist, die beim Kraftfahrzeugfahrer vorteilhafterweise ein sicheres Fahrgefühl erzeugt. Weiterhin wird durch die Fahrsituation selbst, beispielsweise in Kurvensitationen, ein Rückkopplungsmoment am Lenkrad 36 generiert.The 1 shows a steering system according to the prior art. There is a steering wheel 36 via a steering shaft 12th , also known as a steering column, with a steering gear 38 connected. A steering movement is thus passed on physically directly, as a result of which, because of the component friction, there is a basic friction that can be perceived by a motor vehicle driver and that advantageously creates a safe driving experience for the motor vehicle driver. Furthermore, the driving situation itself, for example in cornering situations, creates a feedback torque on the steering wheel 36 generated.

Die 2 zeigt ein Steer-by-wire-Lenksystem 14 mit einem Feedback-Aktuator 40. Dabei ist ein Lenkrad 36 über eine Verbindungsleitung 42 mit einem Lenkgetriebe 38 verbunden. Das Signal zur Lenkung wird dem Lenkgetriebe 38 somit nur digital übermittelt. Der Feedback-Aktuator 40 simuliert dem Kraftfahrzeugfahrer eine Grundreibung, sodass er ein realistisches Fahrgefühl hat. Weiterhin weist das Steer-by-wire-Lenksystem 14 ein Rückstellsystem 10 auf, das jedoch in der 3 weiter dargestellt ist. Dieses Rückstellsystem 10 ermöglicht auf zuverlässige Weise ein Rückkopplungsmoment für ein eingelenktes Lenkrad 36.The 2 shows a steer-by-wire steering system 14 with a feedback actuator 40 . There is a steering wheel 36 via a connecting line 42 with a steering gear 38 connected. The signal for steering is sent to the steering gear 38 thus only transmitted digitally. The feedback actuator 40 simulates a basic friction for the motor vehicle driver so that he has a realistic driving experience. The steer-by-wire steering system 14 also has a reset system 10 on, however, in the 3rd is further shown. This reset system 10 enables a feedback torque for a steered steering wheel in a reliable manner 36 .

Die 3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht, jedoch ohne Kopplungssystem 24, und 6 in einer schematischen Drehachsenqueransicht mit Kopplungssystem 24, ein Rückstellsystem 10 für eine um eine Drehachse D drehbare Lenkwelle 12 eines Steer-by-wire-Lenksystems 14, beispielsweise nach 2, aufweisend
beispielhaft zwei Federn 16a, 16b als Rückstelleinrichtung, die jeweils aufweisen einen um eine Rotationsachse Ra, Rb drehbaren Einwickelabschnitt 18a, 18b und einen Abwickelabschnitt 20a, 20b mit einem Federende 22a, 22b;
ein Kopplungssystem 24, das zur Verbindung mit einer jeweiligen Feder 16a, 16b ein Kopplungswiderlager 26a, 26b aufweist;
wobei gemäß einer Drehachsenqueransicht die beispielhaften beiden Abwickelabschnitte 20a, 20b derart jeweils zwischen einem Einwickelabschnitt 18a, 18b und einem Kopplungswiderlager 26a, 26b angeordnet sind und zur Wechselwirkung mit der Lenkwelle 12 ausgebildet sind, dass bei einer Drehung der Lenkwelle 12 um die Drehachse D, ein Abwickelabschnitt 20a, 20b ein zur Drehung gegenwirkendes Rückkopplungsmoment auf die Lenkwelle 12 aufprägt.The 3rd shows in a perspective view, but without the coupling system 24 , and 6th in a schematic transverse view of the axis of rotation with coupling system 24 , a reset system 10 for one around an axis of rotation D. rotatable steering shaft 12th a steer-by-wire steering system 14, for example according to 2 , having
for example two springs 16a , 16b as a restoring device, each having a rotation axis Ra , Rb rotatable wrapping section 18a , 18b and an unwinding section 20a , 20b with a spring end 22a , 22b ;
a coupling system 24 , that for connection with a respective spring 16a , 16b a coupling abutment 26a , 26b having;
wherein, according to a transverse view of the axis of rotation, the exemplary two unwinding sections 20a , 20b such in each case between a wrapping section 18a , 18b and a coupling abutment 26a , 26b are arranged and to interact with the steering shaft 12th are designed that upon rotation of the steering shaft 12th around the axis of rotation D. , a Development section 20a , 20b a feedback torque acting against the rotation on the steering shaft 12th imprints.

Da gemäß den Zeichnungen nur Federn als Rückstelleinrichtung verwendet werden, teilen diese sich die Bezugszeichen 16a, 16b.Since, according to the drawings, only springs are used as a return device, they share the reference symbols 16a , 16b .

Gegenwirkendes Rückkopplungsmoment bedeutet am Beispiel von 6, dass bei einer Lenkung der Lenkwelle nach rechts, also bei einem positiven Lenkwinkel α, der linke Abwickelabschnitt 20a der Feder 16a am rechten Kopplungswiderlager 26a widerlagert und derart gespannt ist, dass ein Rückkopplungsmoment entgegen dem positiven Lenkwinkel α auf die Lenkwelle 12 wirkt. Der rechte Abwickelabschnitt 20b der Feder 16b ist am linken Kopplungswiderlager 26b widergelagert. Allerdings ist das linke Kopplungswiderlager 26b geschwenkt, sodass der rechte Abwickelabschnitt 20b nicht auf der Lenkwelle 12 aufliegt und diese mit keinem Rückkopplungsmoment belastet. Beispielhaft ist hierzu ein Koppelsteg 30 vorgesehen, der die beiden Kopplungswiderlager 26a, 26b miteinander koordiniert.Counteracting feedback torque means using the example of 6th that with a steering of the steering shaft to the right, i.e. with a positive steering angle α , the left unfolded section 20a the feather 16a on the right coupling abutment 26a is supported and tensioned in such a way that a feedback torque counter to the positive steering angle α on the steering shaft 12th works. The right development section 20b the feather 16b is on the left coupling abutment 26b counterbalanced. However, the left coupling abutment is 26b pivoted so that the right unwinding section 20b not on the steering shaft 12th and this is not burdened with any feedback torque. A coupling web is an example of this 30th provided that the two coupling abutments 26a , 26b coordinated with each other.

Weiterhin ist in den 3 und 6 dargestellt, dass die Einwickelabschnitte 18a, 18b von dem jeweiligen Abwickelabschnitt 20a, 20b ausgehend zur Drehachse D gerichtet angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die Abwickelabschnitte 20a, 20b mit ihrer bauchigen Seite nicht zum Kopplungssystem 24 gerichtet sind.Furthermore, in the 3rd and 6th shown that the wrapping sections 18a , 18b from the respective unwinding section 20a , 20b starting from the axis of rotation D. are arranged directed. This means that the unwinding sections 20a , 20b with its bulbous side not part of the coupling system 24 are directed.

Gemäß 3 ist symbolisch dargestellt, dass die mindestens beiden Einwickelabschnitte 18a, 18b der Federn 16a, 16b um die jeweilige Rotationsachse Ra, Rb zueinander entgegensetzte Wicklungsrichtungen aufweisen. Somit ist sichergestellt, dass eine Drehung der Lenkwelle 12 in eine Richtung ein Rückkopplungsmoment durch den ersten Einwickelabschnitt 18a hervorruft und dass eine Drehung der Lenkwelle 12 in die andere Richtung ein Rückkopplungsmoment durch den zweiten Einwickelabschnitt 18b hervorruft.According to 3rd is symbolically shown that the at least two wrapping sections 18a , 18b of the feathers 16a , 16b around the respective axis of rotation Ra , Rb have opposite winding directions. This ensures that a rotation of the steering shaft 12th a feedback torque in one direction through the first wrapping section 18a and that a rotation of the steering shaft 12th in the other direction, a feedback torque through the second wrapping section 18b evokes.

4 offenbart eine symbolische Feder 16a, 16b, die aufweist einen um eine Rotationsachse Ra, Rb drehbaren Einwickelabschnitt 18a, 18b und einen Abwickelabschnitt 20a, 20b mit einem Federende 22a, 22b. 4th reveals a symbolic feather 16a , 16b , which has a about an axis of rotation Ra , Rb rotatable wrapping section 18a , 18b and an unwinding section 20a , 20b with a spring end 22a , 22b .

In den 3, 4 und 6 ist offenbart, dass die Federenden 22a, 22b jeweils gewinkelt zum Abwickelabschnitt 20a, 20b angeordnet sind, und dass die Kopplungswiderlager 26a, 26b ausgebildet sind, die Abwickelabschnitte 20a, 20b abhängig von der Drehung der Lenkwelle 12 zu führen oder widerzulagern. Das Führen der Abwickelabschnitte 20a, 20bIn the 3rd , 4th and 6th is revealed that the spring ends 22a , 22b each angled to the unwinding section 20a , 20b are arranged, and that the coupling abutments 26a , 26b are formed, the unwinding sections 20a , 20b depending on the rotation of the steering shaft 12th to lead or to oppose. Guiding the unwinding sections 20a , 20b

Die 6, 7 und 8 offenbaren, dass die Kopplungswiderlager 26a, 26b jeweils über einen Schwenkmechanismus 28a, 28b schwenkbar sind und über einen Koppelsteg 30 derart miteinander verbunden und ausgebildet sind, dass bei einer Drehung der Lenkwelle 12 nur Abwickelabschnitte 20a, 20b von Federn 16a, 16b mit Einwickelabschnitten 18a, 18b einer Wicklungsrichtung ausgebildet sind, um mit der Lenkwelle 12 wechselzuwirken. Dabei ist der Koppelsteg 30 bevorzugt mit der Lenkwelle 12 verbindbar, wobei der Koppelsteg 30 besonders bevorzugt ein Reibelement 32 aufweist, das mit der Lenkwelle 12 verbindbar ist. Somit sind die Kopplungswiderlager 26a, 26b über den Koppelsteg 30 mittelbar miteinander verbunden. Sofern ein Kopplungswiderlager 26a ausgeschwenkt ist, kann das weitere Kopplungswiderlager 26b nicht ausgeschwenkt sein. Somit kann gewährleistet werden, dass nicht zwei wechselwirkende Abwickelabschnitte 20a, 20b gleichzeitig auf der Lenkwelle 12 aufliegen und die Wirkung somit gegenseitig aufheben.The 6th , 7th and 8th disclose that the coupling abutment 26a , 26b each via a swivel mechanism 28a , 28b are pivotable and via a coupling bridge 30th are connected to one another and designed in such a way that upon rotation of the steering shaft 12th only developed sections 20a , 20b of feathers 16a , 16b with wrapping sections 18a , 18b a winding direction are formed to match the steering shaft 12th to interact. Here is the coupling bridge 30th preferably with the steering shaft 12th connectable, with the coupling web 30th particularly preferably a friction element 32 having that with the steering shaft 12th is connectable. Thus the coupling abutments are 26a , 26b over the coupling bridge 30th indirectly connected to each other. If a coupling abutment 26a is swiveled out, the further coupling abutment 26b not be swung out. It can thus be ensured that there are not two interacting unwinding sections 20a , 20b simultaneously on the steering shaft 12th and cancel the effect of each other.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die mindestens beiden Einwickelabschnitte 18a, 18b ausgebildet sind, um mit einer korrelierend ausgebildeten Lenkwelle 12 reibschlüssig wechselzuwirken. Beispielsweise können die Einwickelabschnitte 18a, 18b und/oder die Lenkwelle 12 entsprechend behandelte Oberflächen mit Rauheiten aufweisen.In particular, it is provided that the at least two wrapping sections 18a , 18b are designed to be connected to a steering shaft designed to be correlated 12th interact frictionally. For example, the wrapping sections 18a , 18b and / or the steering shaft 12th have appropriately treated surfaces with roughness.

Gemäß 6 ist offenbart, dass die mindestens beiden Einwickelabschnitte 18a, 18b ausgebildet sind, um mit einer korrelierend ausgebildeten Lenkwelle 12 formschlüssig wechselzuwirken, wobei vorzugsweise die mindestens beiden Abwickelabschnitte 20a, 20b und/oder die Lenkwelle 12 zum formschlüssigen Wechselwirken Mitführzähne 34 aufweisen, die bevorzugt nur in eine Richtung, entgegen dem Rückkopplungsmoment wirkend formschlüssig ausgebildet sind. Hierzu können die Mitführzähne 34 beispielsweise dreieckförmig ausgebildet sein, wobei die dreieckige Form sich in Umfangsrichtung der Lenkwelle 12 erstreckt. Weiterführend ist bevorzugt vorgesehen, dass die Mitführzähne 34 der Lenkwelle 12 für den ersten Abwickelabschnitt 20a in die umgekehrte Richtung ausgeprägt sind als die Mitführzähne 34 der Lenkwelle 12 für den zweiten Abwickelabschnitt 20b.According to 6th it is disclosed that the at least two wrapping sections 18a , 18b are designed to be connected to a steering shaft designed to be correlated 12th to interact positively, preferably the at least two unwinding sections 20a , 20b and / or the steering shaft 12th for form-fitting interaction with the guide teeth 34 have, which are preferably formed in a form-fitting manner acting against the feedback torque only in one direction. The entrainment teeth can do this 34 for example be triangular, the triangular shape extending in the circumferential direction of the steering shaft 12th extends. Furthermore, it is preferably provided that the entrainment teeth 34 the steering shaft 12th for the first unwinding section 20a are pronounced in the opposite direction than the entrainment teeth 34 the steering shaft 12th for the second unwinding section 20b .

Dabei ist gemäß 3 bevorzugt vorgesehen, dass die Abwickelabschnitte 20a, 20b von beispielhaft zwei Federn 16a, 16b voneinander entlang der Drehachse D beabstandet auf der Lenkwelle 12 wechselwirkend angeordnet sind. It is in accordance with 3rd preferably provided that the unwinding sections 20a , 20b of two springs as an example 16a , 16b from each other along the axis of rotation D. spaced on the steering shaft 12th are arranged interactively.

5 offenbart eine schematische Ansicht einer Federrückstellkraft, zusammenhängend mit einem Rückkopplungsmoment, einer Feder 16a, 16b gemäß 4 an einem Lenkrad 36 als Funktion einer Drehung des Lenkrad 36 um einen Lenkwinkel α. In ebendiesem Spektrum funktioniert das Rückstellsystem 10 zuverlässig und über die Federn 16a, 16b auf mechanische Weise ohne diesbezügliche Stromzufuhr. Insbesondere ist in 5 offenbart, dass das Rückkopplungsmoment außerhalb des definierten Lenkwinkels um die Nulllage der Rückstelleinrichtung 16a, 16b im Wesentlichen konstant ist. Exemplarisch betrifft dies den in 5 im Wesentlichen horizontalen Kurvenverlauf. 5 discloses a schematic view of a spring return force associated with a feedback torque of a spring 16a , 16b according to 4th on a steering wheel 36 as a function of rotation of the steering wheel 36 by a steering angle α . The reset system works within this spectrum 10 reliable and over the feathers 16a , 16b in a mechanical way without any related power supply. In particular, in 5 discloses that the feedback torque is outside the defined steering angle around the zero position of the reset device 16a , 16b is essentially constant. This applies as an example to the in 5 essentially horizontal curve.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: RückstellsystemReset system
1212th: LenkwelleSteering shaft
1414th: Steer-by-wire-LenksystemSteer-by-wire steering system
16a16a: Rückstelleinrichtung, Erste FederReset device, first spring
16b16b: Rückstelleinrichtung, Zweite FederReset device, second spring
18a18a: Erster EinwickelabschnittFirst wrapping section
18b18b: Zweiter EinwickelabschnittSecond wrapping section
20a20a: Erster AbwickelabschnittFirst development section
20b20b: Zweiter AbwickelabschnittSecond development section
22a22a: Erstes FederendeFirst end of the spring
22b22b: Zweites FederendeSecond end of the spring
2424: KopplungssystemCoupling system
26a26a: Erstes KopplungswiderlagerFirst coupling abutment
26b26b: Zweites KopplungswiderlagerSecond coupling abutment
28a28a: Erster SchwenkmechanismusFirst swivel mechanism
28b28b: Zweiter SchwenkmechanismusSecond swivel mechanism
3030th: KoppelstegCoupling bridge
3232: ReibelementFriction element
3434: MitführzähneCarrying teeth
3636: Lenkradsteering wheel
3838: LenkgetriebeSteering gear
4040: Feedback-AktuatorFeedback actuator
4242: Verbindungsleitung Connecting line
DD.: DrehachseAxis of rotation
RaRa: Erste RotationsachseFirst axis of rotation
RbRb: Zweite RotationsachseSecond axis of rotation
αα: (Alpha), Lenkwinkel(Alpha), steering angle

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102008036730 A1 [0005]
EP 2414211 B1 [0005]

Claims

Resetting system (10) for a steering shaft (12) of a steer-by-wire steering system (14) rotatable about an axis of rotation (D), wherein the reset system (10) has a mechanical, spring-based reset device (16a, 16b) which is set up in such a way that a feedback torque can be impressed on the steering shaft (12) by the resetting device (16a, 16b), and that the feedback torque outside a defined steering angle around a zero position of the resetting device (16a, 16b) is essentially constant.

Reset system (10) Claim 1 , characterized in that the return system (10) has at least two springs as a return device (16a, 16b), each of which has a wrapping section (18a, 18b) rotatable about an axis of rotation (Ra, Rb) and an unwinding section (20a, 20b) with a spring end (22a, 22b); - A coupling system (24) which has a coupling abutment (26a, 26b) for connection to a respective spring (16a, 16b); wherein, according to a transverse view of the axis of rotation, the at least two unwinding sections (20a, 20b) are each arranged between a wrapping section (18a, 18b) and a coupling abutment (26a, 26b) and are designed to interact with the steering shaft (12) that when the Steering shaft (12) around the axis of rotation (D), at least one unwinding section (20a, 20b) impresses a feedback torque counteracting the rotation on the steering shaft (12).

Reset system (10) Claim 1 or 2 , characterized in that the at least two wrapping sections (18a, 18b) have opposite winding directions about the respective axis of rotation (Ra, Rb).

Reset system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the wrapping sections (18a, 18b) are arranged directed from the respective unwinding section (20a, 20b) towards the axis of rotation (D).

Reset system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring ends (22a, 22b) are each arranged at an angle to the unwinding section (20a, 20b), and that the coupling abutments (26a, 26b) are formed, the unwinding sections (20a, 20b) depending on the rotation of the steering shaft (12) to guide or counter-support.

Reset system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling abutments (26a, 26b) can each be pivoted via a pivot mechanism (28a, 28b) and are connected to one another and designed via a coupling web (30) in such a way that upon rotation of the steering shaft (12) only unwinding sections (20a, 20b) of springs are designed as a return device (16a, 16b) with wrapping sections (18a, 18b) in one winding direction in order to interact with the steering shaft (12).

Reset system (10) according to the preceding claim, characterized in that the coupling web (30) can be connected to the steering shaft (12), the coupling web (30) in particular having a friction element (32) which can be connected to the steering shaft (12) .

Resetting system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the zero position of the resetting device (16a, 16b) can be changed by actuators with respect to the zero position of the steering shaft (12).

Reset system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two wrapping sections (18a, 18b) are designed to interact positively with a correlating steering shaft (12), preferably the at least two unwinding sections (20a, 20b) and / or the steering shaft (12) for form-fitting interaction have entrainment teeth (34) which are preferably designed in a form-fitting manner to act against the feedback torque only in one direction.

Steer-by-wire steering system (14) with a reset system (10) according to at least one of the preceding claims and a steering shaft (12) according to at least one of the preceding claims, characterized by the features of the reset system (14) according to at least one of the preceding claims , and by the features of the steering shaft (12) according to at least one of the preceding claims.