DE102020129742A1 - Feedback actuator for a steering device - Google Patents

Feedback actuator for a steering device Download PDF

Info

Publication number
DE102020129742A1
DE102020129742A1 DE102020129742.4A DE102020129742A DE102020129742A1 DE 102020129742 A1 DE102020129742 A1 DE 102020129742A1 DE 102020129742 A DE102020129742 A DE 102020129742A DE 102020129742 A1 DE102020129742 A1 DE 102020129742A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steering
motor
gear
torque
feedback actuator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102020129742.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Simon MERZ
Fabian Ruh
Marko Treczka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102020129742.4A priority Critical patent/DE102020129742A1/en
Publication of DE102020129742A1 publication Critical patent/DE102020129742A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B62D6/006Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels using a measured or estimated road friction coefficient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

Feedback-Aktuator (1) für eine Lenkeinrichtung mit einem definierten Lenkmoment, mit einer äußeren Gehäuseanordnung, umfassend- eine Lenkspindel (2) zur Kopplung mit einem Lenkrad (3), wobei die Lenkspindel (2) um ihre Längsachse drehbar in der Gehäuseanordnung gelagert ist,- mindestens einen ersten Motor (4) zum aktiven Stellen eines Motorlenkmoments in einem eingeschalteten Betriebszustand eines Fahrzeugs,- ein Getriebe (5) zur Bereitstellung des definierten Lenkmoments am Lenkrad (3) aufweist, wobei das Getriebe (5) ein Magnetgetriebe (6) ist, wobei das Magnetgetriebe (6) einen äußeren Ring (7), einen inneren Ring (10) und einen dazwischen angeordneten ferromagnetischen Zylinder (9) aufweist, welcher mit einer Antriebswelle oder Abtriebswelle verbunden ist.Feedback actuator (1) for a steering device with a defined steering torque, with an outer housing arrangement comprising a steering spindle (2) for coupling to a steering wheel (3), the steering spindle (2) being mounted in the housing arrangement so that it can rotate about its longitudinal axis - has at least one first motor (4) for actively setting a motor steering torque in a switched-on operating state of a vehicle, - has a gear (5) for providing the defined steering torque on the steering wheel (3), the gear (5) having a magnetic gear (6) is, wherein the magnetic gear (6) has an outer ring (7), an inner ring (10) and a ferromagnetic cylinder (9) arranged in between, which is connected to a drive shaft or output shaft.

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die Erfindung betrifft einen Feedback-Aktuator für eine Lenkeinrichtung. Solche Feedback-Aktuatoren werden insbesondere bei steer-by-wire-Lenksystemen für Kraftfahrzeuge eingesetzt.The invention relates to a feedback actuator for a steering device. Such feedback actuators are used in particular in steer-by-wire steering systems for motor vehicles.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

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 accept manual steering commands from the driver, like conventional mechanical steering systems, by rotating a steering wheel from an input unit. This causes a steering shaft to rotate, which is not mechanically connected to the wheels to be steered via the steering gear, but interacts with angle of rotation or torque sensors that record the steering command and transmit an electrical control signal determined from this to a steering actuator, which is controlled 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. 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.With steer-by-wire systems, the driver does not receive any direct physical feedback from the steered wheels via the steering train, which in conventional mechanically coupled steering systems is a reaction or return torque depending on the road surface, vehicle speed, 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 grasp 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 (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 them, which is a feedback actuator is fed. The feedback actuator is integrated into the input unit and has an actuator unit that includes an actuator that serves as a manual torque or steering wheel actuator, and which, depending on the feedback signal, couples a restoring torque (feedback torque) that corresponds 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 as with conventional steering, which facilitates an intuitive reaction.

Aus der DE 10 2008 036 730 A1 ist ein steer-by-wire-Lenksystem bekannt, mit einer Eingabeeinheit, 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 is known, with an input unit having an actuator unit driven by an electric motor. The electric motor can be controlled by an electronic control unit, which adjusts the motor current depending on 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.

Zur Beaufschlagung eines definierten Rückstellmoments 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 Rückstellmomente relativ hohe Steuerströme bereitgestellt werden müssen. Diese Anforderungen bedingen einen hohen Steuerungsaufwand, sodass die Steuereinheit entsprechend aufwendig ausgelegt werden muss. Außerdem haben zur Beaufschlagung mit realistischen Rückstellmomenten geeignete Elektromotoren mit ausreichend hohen Motordrehmomenten relativ große Abmessungen, was einem kompakten Aufbau entgegensteht.In order to apply a defined restoring torque in the steering wheel, the motor torque in the known designs described above must be precisely specified due to 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 implement greater restoring torques. These requirements necessitate a high level of control complexity, so that the control unit must be designed in a correspondingly complex manner. In addition, electric motors with sufficiently high motor torques that are suitable for applying realistic restoring torques have relatively large dimensions, which precludes a compact design.

Um u.a. die Baugröße und das benötigte Drehmoment des Motors zu minimieren werden dazu häufig Getriebe zwischen Motor und Lenkrad eingesetzt. Aus der DE 10 2013 014 122 A1 ist bekannt als Getriebe ein Schneckengetriebe oder ein Riemengetriebe einzusetzen.In order to minimize the size and the required torque of the motor, among other things, gears are often used between the motor and the steering wheel. From the DE 10 2013 014 122 A1 is known to use a worm gear or a belt gear as a gear.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feedback-Aktuator für eine kompakte Lenkeinrichtung mit einem realistisch nachgebildeten Lenkgefühl zu entwickeln, die möglichst spielfrei, schwingungsfrei und geräuscharm ausgebildet ist.The object of the invention is to develop a feedback actuator for a compact steering device with a realistically simulated steering feel, which is designed with as little play, vibration and noise as possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Feedback-Aktuator für eine Lenkeinrichtung mit einem definierten Lenkmoment, mit einer äußeren Gehäuseanordnung, umfassend: - eine Lenkspindel zur Kopplung mit einem Lenkrad, wobei die Lenkspindel um ihre Längsachse drehbar in der Gehäuseanordnung gelagert ist, - mindestens einen ersten Motor zum aktiven Stellen eines Motorlenkmoments in einem eingeschalteten Betriebszustand eines Fahrzeugs, - ein Getriebe zur Bereitstellung des definierten Lenkmoments am Lenkrad aufweist, wobei das Getriebe ein Magnetgetriebe ist, wobei das Magnetgetriebe einen äußeren Ring, einen inneren Ring und einen dazwischen angeordneten ferromagnetischen Zylinder aufweist, welcher mit einer Antriebswelle oder Abtriebswelle verbunden ist.According to the invention, this object is achieved by a feedback actuator for a steering device with a defined steering torque, with an outer housing arrangement comprising: a steering spindle for coupling to a steering wheel, the steering spindle being rotatable about its longitudinal axis is mounted in the housing arrangement, - has at least one first motor for actively setting a motor steering torque when the vehicle is switched on, - has a gear for providing the defined steering torque on the steering wheel, the gear being a magnetic gear, the magnetic gear having an outer ring, a inner ring and a ferromagnetic cylinder arranged therebetween, which is connected to an input shaft or output shaft.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Verwendung eines Elektromotors als Motor bei steer-by-wire Anwendungen, dieser ein sogenanntes Torque Ripple erzeugt. Unter einem Torque Ripple versteht man eine sogenannte Drehmomentwelligkeit. Dies ist ein Effekt, der bei vielen Elektromotorkonstruktionen zu beobachten ist und sich auf eine periodische Zunahme oder Abnahme des Ausgangsdrehmoments bezieht, wenn sich die Motorwelle dreht. Dies wird meist als unangenehm durch den Fahrer empfunden, da sogenannte NVH-Probleme entstehen. Unter dem Begriff NVH ist die sogenannte Noise, Vibration, Harshness (NVH, „Geräusch, Vibration, Rauhigkeit“) zu verstehen. Dies bezeichnet zusammenfassend die hör- oder spürbaren Schwingungen z.B. in Kraftfahrzeugen. Rauhigkeit bezeichnet den sowohl hör- als auch fühlbaren Übergangsbereich im Bereich von 20 Hz bis 100 Hz.The invention is based on the finding that when an electric motor is used as a motor in steer-by-wire applications, it generates a so-called torque ripple. A torque ripple is a so-called torque ripple. This is an effect seen in many electric motor designs and refers to a periodic increase or decrease in output torque as the motor shaft rotates. This is usually perceived as unpleasant by the driver, since so-called NVH problems arise. The term NVH means the so-called noise, vibration, harshness (NVH, “noise, vibration, roughness”). In summary, this refers to the audible or noticeable vibrations, e.g. in motor vehicles. Roughness describes the audible as well as tactile transition area in the range from 20 Hz to 100 Hz.

Um diesen Problemen entgegen zu wirken ist erfindungsgemäß ein Magnetgetriebe vorgesehen. Magnetgetriebe haben den Vorteil, dass diese im Gegensatz zu anderen Getriebearten nicht zusätzliche NVH-Probleme verursachen und zusätzlich das schlechte NVH Verhalten des Motors vom Fahrer entkoppeln. Der Motor kann somit zwar NVH Probleme haben, jedoch werden diese vom Fahrer nicht wahrgenommen, da das Getriebe eine Weiterleitung zum Fahrer verhindert. Erfindungsgemäß weist das Magnetgetriebe einen äußeren Ring, einen inneren Ring und einen dazwischen angeordneten ferromagnetischen Zylinder auf, welcher mit einer Antriebswelle oder Abtriebswelle verbunden ist. Vorzugsweise sind die Komponenten radial zu einander angeordent. Vorzugsweise wird als Motor ein Elektromotor verwendet.In order to counteract these problems, a magnetic gear is provided according to the invention. Magnetic gears have the advantage that, unlike other types of gears, they do not cause additional NVH problems and also decouple the poor NVH behavior of the engine from the driver. The engine can therefore have NVH problems, but these are not noticed by the driver because the transmission prevents them from being passed on to the driver. According to the invention, the magnetic gear has an outer ring, an inner ring and a ferromagnetic cylinder arranged between them, which is connected to a drive shaft or output shaft. The components are preferably arranged radially to one another. An electric motor is preferably used as the motor.

Bevorzugterweise weisen der der äußere Ring und/ oder der innere Ring jeweils Permanentmagneten auf.Preferably, the outer ring and/or the inner ring each have permanent magnets.

Magnetgetriebe arbeiten ähnlich zu dem vorgesehenen Motor. Durch die Rotation des ferromagnetischen Zylinders oder des inneren Ringes mit Permanentmagneten wird im ferromagnetischen Zylinder ein Magnetfeld erzeugt. Durch dieses Magnetfeld dreht sich die Abtriebswelle. Analog zum Verhältnis der Poolpaarzahl im äußeren und im inneren Ring mit Permanentmagneten verhält sich die Untersetzung des Magnetgetriebes. Durch die berührungslose Wirkweise und den einhergehenden reinen Kraftschluss von Magnetgetrieben entstehen keine Spannungsänderungen im Material und es gibt gleichermaßen keine direkte Druckübertragung, was einer Geräuschemission entsprechen würde. Durch die genannten Faktoren entsteht deutlich weniger Körperschall in dem System Motor-Getriebe und folglich kann die Akustik und Haptik des Gesamtsystems für den Fahrer deutlich angenehmer und somit die NVH-Probleme reduziert werden. Bedingt durch die Systemsteifigkeit bzw. Elastizität des Magnetgetriebes erfolgt eine Dämpfung und Filterung von hochfrequenten Schwingungen, welche vorher im Motor erzeugt werden. Dadurch wird der Motor in Bezug auf Schwingungen vom Fahrer entkoppelt, wodurch das Torque Ripple für den Fahrer reduziert oder gar vermieden werden kann. Zudem können durch diese Eigenschaften des Magnetgetriebes kostenintensive Anpassungen an Motor und Steuerung zur Minimierung des torque ripples entfallen. Im Gegensatz zu anderen Getrieben, wie bspw. Stirnradgetrieben, ermöglicht das Magnetgetriebe den gewünschten Übersetzungsbereich zwischen 2 und 30 für steer by wire Anwendungen in einer Stufe. Um die Akustik zu verbessern werden in steer by wire Aktoren auch häufig Planetengetriebe mit Kunststoffzahnrädern verwendet. Magnetgetriebe haben eine deutlich höhere Leistungsdichte als diese Planetengetriebe.Magnetic gears operate similarly to the intended motor. A magnetic field is generated in the ferromagnetic cylinder by the rotation of the ferromagnetic cylinder or the inner ring with permanent magnets. The output shaft rotates through this magnetic field. The ratio of the number of pool pairs in the outer and inner ring with permanent magnets is analogous to the reduction of the magnetic gear. Due to the non-contact mode of action and the associated pure frictional connection of magnetic gears, there are no changes in tension in the material and there is no direct pressure transmission, which would correspond to noise emissions. Due to the factors mentioned, there is significantly less structure-borne noise in the engine-transmission system and consequently the acoustics and haptics of the overall system can be significantly more pleasant for the driver and thus the NVH problems can be reduced. Due to the system rigidity and elasticity of the magnetic gear, there is a damping and filtering of high-frequency vibrations, which are previously generated in the motor. As a result, the engine is decoupled from the driver in terms of vibrations, which means that torque ripple for the driver can be reduced or even avoided. In addition, due to these properties of the magnetic gear, cost-intensive adjustments to the motor and control system to minimize torque ripple can be omitted. In contrast to other gears, such as spur gears, the magnetic gear enables the desired transmission range between 2 and 30 for steer-by-wire applications in one stage. In order to improve the acoustics, planetary gears with plastic gears are also often used in steer-by-wire actuators. Magnetic gears have a significantly higher power density than these planetary gears.

Ein weiterer Vorteil des Magnetgetriebes besteht darin, dass diese einen Wirkungsgrad von bis zu 99% besitzen und ein geringes Reibmoment aufweisen. Das sehr geringe Reibmoment vereinfacht die Regelung des steer-by-wire-Systems. Das Magnetgetriebe selbst ist verschleißfrei und benötigen keine Schmierung. Daher ist das Verhalten über die Lebensdauer gleichbleibend, wodurch die Regelung des Systems einfacher und robuster wird, sowie eine bessere Erkennung von fehlerhaftem Verhalten des Gesamtsystems ermöglicht wird. Bei Ausfall blockiert das Magnetgetriebe im Gegensatz zu anderen Getrieben nicht. Sollte der Fall einer Überlast auftreten, wird mit einem definierten, gleichbleibendem Gegenmoment ohne Beschädigungen überdreht. Dies führt zudem zu einer Verbesserung der Sicherheit des Fahrzeuges, das selbst wenn der Motor blockieren sollte, das Fahrzeug weiterhin gelenkt werden kann.Another advantage of the magnetic gear is that they have an efficiency of up to 99% and have a low friction torque. The very low friction torque simplifies control of the steer-by-wire system. The magnetic gear itself is wear-free and does not require any lubrication. The behavior is therefore consistent over the service life, which means that the control of the system is simpler and more robust, and faulty behavior of the overall system can be better detected. In the event of failure, the magnetic gear does not block, unlike other gears. In the event of an overload, overtorque is applied with a defined, constant counter-torque without damage. This also leads to an improvement in the safety of the vehicle, which can still be steered even if the engine should stall.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der innere Ring mit der nicht durch den ferromagnetischen Zylinder verbundenen Welle verbunden. Dies ist erforderlich, dass sich sowohl die Drehmomente von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übetragen lassen.According to an embodiment of the invention, the inner ring is connected to the shaft which is not connected by the ferromagnetic cylinder. This is necessary so that the torque can be transmitted from the drive shaft to the output shaft.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der äußere Ring mit der Gehäuseanordnung verbunden. Dies ist erforderlich, damit es nicht zu unerwünschten Drehungen des äußeren Rings kommen kann.According to a further embodiment of the invention, the outer ring is connected to the housing arrangement. This is necessary to prevent unwanted rotation of the outer ring.

Bevorzugterweise ist das Magnetgetriebe zwischen dem Motor und dem Lenkrad angeordnet. Es ist auch denkbar, dass der Motor das Magnetgetriebe radial umgibt.Preferably, the magnetic gear is arranged between the motor and the steering wheel. It is also conceivable that the motor surrounds the magnetic gear radially.

Figurenlistecharacter list

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von drei Figuren dargestellt. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Schnittansicht eines Feedback-Aktuators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einem Getriebe,
  • 2 eine schematische Schnittansicht eines Feedback-Aktuators gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem Getriebe,
  • 3 eine schematische Schnittansicht eines Feedback-Aktuators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einer detaillierten Ansicht eines Magnetgetriebes, und
  • 4 eine schematische Schnittansicht eines Magnetgetriebes.
Two exemplary embodiments of the invention are illustrated below using three figures. Show it:
  • 1 a schematic sectional view of a feedback actuator according to a first embodiment of the invention with a gear,
  • 2 a schematic sectional view of a feedback actuator according to a second embodiment of the invention with a gear,
  • 3 a schematic sectional view of a feedback actuator according to a first embodiment of the invention with a detailed view of a magnetic gear, and
  • 4 a schematic sectional view of a magnetic gear.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 zeigt somit einen Feedback-Aktuator 1 für eine Lenkeinrichtung mit einem definierten Lenkmoment L, mit einer nicht näher dargestellten äußeren Gehäuseanordnung, umfassend eine Lenkspindel 2 zur Kopplung mit einem Lenkrad 3, wobei die Lenkspindel 2 um ihre Längsachse drehbar in der Gehäuseanordnung2 gelagert ist und mindestens einen Motor 4 zum aktiven Stellen eines Motorlenkmoments in einem eingeschalteten Betriebszustand eines Fahrzeugs. Der Motor ist vorzugsweise ein Elektromotor. 1 thus shows a feedback actuator 1 for a steering device with a defined steering torque L, with an outer housing arrangement not shown in detail, comprising a steering spindle 2 for coupling to a steering wheel 3, wherein the steering spindle 2 is mounted in the housing arrangement 2 so that it can rotate about its longitudinal axis and at least a motor 4 for actively setting a motor steering torque in a switched-on operating state of a vehicle. The motor is preferably an electric motor.

Der Feedback-Aktuator 1 weist des Weiteren ein Getriebe 5 auf. Dieses Getriebe 5 ist als Magnetgetriebe 6 ausgebildet. Wie hier zu erkennen ist, dass Getriebe 5 in axialer Richtung A zwischen der Lenkspindel 2 und dem Motor 4 angeordnet.The feedback actuator 1 also has a gear 5 . This gear 5 is designed as a magnetic gear 6 . As can be seen here, the transmission 5 is arranged in the axial direction A between the steering spindle 2 and the motor 4 .

Die Erläuterung des Magnetgetriebes 6 findet später in Zusammenhang mit der 3 und 4 statt.The explanation of the magnetic gear 6 is later in connection with the 3 and 4 instead of.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform des Feedback-Aktuators 1. Gleiche Bauteile werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Beschreibung beschränkt sich lediglich auf die Unterscheidungsmerkmale. 2 shows a second embodiment of the feedback actuator 1. Identical components are denoted by the same reference symbols. The description is limited to the distinguishing features.

Wie aus 2 zu erkennen ist, ist der Motor 4 in radialer Richtung R aufbauend auf dem Getriebe 5 angeordnet. Auch hier ist das Getriebe 5 ein Magnetgetriebe 6, welches später in Zusammenhang mit der 4 näher erläutert wird.How out 2 can be seen, the motor 4 is arranged in the radial direction R building on the transmission 5 . Again, the gear 5 is a magnetic gear 6, which later in connection with the 4 is explained in more detail.

3 zeigt beispielsweise den Aufbau und die Anordnung des Magnetgetriebes 6 in dem Feedback-Aktuator 1 gemäß 1. Das Magnetgetriebe 6 besteht aus drei hauptsächlichen Komponenten. Die Komponenten sind dabei radial zu einander angeordnet. Diese umfassen außen angeordnet einen äußeren Ring 7, welcher an der nicht näher dargestellten Gehäuseanordnung oder einem weiteren nicht näher dargestellten Gehäuse befestigter bar ist. An einem Innenumfang des äußeren Rings 7 sind Permanentmagneten 8 vorgesehen. Innerhalb des äußeren Rings 7 befindet sich ein ferromagnetischer Zylinder 9, welcher in diesem Beispiel mit einer ersten Welle 12 mit der Lenkspindel verbunden ist. Wiederum innerhalb vom ferromagnetischen Zylinder 9 befindet sich ein innere Ring 10 mit Permanentmagneten 11. Dieser ist mit einer zweiten Welle 13 mit dem Motor 4 verbunden. 3 shows, for example, the structure and the arrangement of the magnetic gear 6 in the feedback actuator 1 according to FIG 1 . The magnetic gear 6 consists of three main components. The components are arranged radially to each other. These comprise an outer ring 7 arranged on the outside, which can be attached to the housing arrangement, not shown in detail, or to another housing, not shown in detail. Permanent magnets 8 are provided on an inner periphery of the outer ring 7 . Inside the outer ring 7 there is a ferromagnetic cylinder 9 which in this example is connected to a first shaft 12 with the steering shaft. Inside the ferromagnetic cylinder 9 there is an inner ring 10 with permanent magnets 11. This is connected to the motor 4 by a second shaft 13.

Die genaue Funktionsweise wird nachfolgend anhand der 4 beschrieben.The exact mode of operation is explained below using the 4 described.

Anhand der 4 wird der grundsätzliche Aufbau des Magnetgetriebes 6 näher erläutert. Das Magnetgetriebe 6 besteht aus drei hauptsächlichen Komponenten. Die Komponenten sind dabei radial zu einander angeordnet. Diese umfassen außen angeordnet den äußeren Ring 7, welcher an der nicht näher dargestellten Gehäuseanordnung oder einem weiteren nicht näher dargestellten Gehäuse befestigter bar ist. An einem Innenumfang des äußeren Rings 7 sind Permanentmagneten 8 vorgesehen. Innerhalb des äußeren Rings 7 befindet sich der ferromagnetischer Zylinder 9, welcher mit entweder einer nicht näher dargestellten Antriebs- oder der Abtriebswelle verbunden ist. Wiederum innerhalb vom ferromagnetischen Zylinder 9 befindet sich der innere Ring 10 mit Permanentmagneten 11. Dieser ist mit der nicht durch den ferromagnetischen Zylinder 9 verbundenen Welle verbunden. Das Magnetgetriebe 6 arbeitet ähnlich zu dem Elektromotor 4. Durch die Rotation des ferromagnetischen Zylinders 9 oder des inneren Ringes 10 mit Permanentmagneten 11 wird im ferromagnetischen Zylinder 9 ein Magnetfeld erzeugt. Durch dieses Magnetfeld dreht sich die nicht näher dargestellte Abtriebswelle. Analog zum Verhältnis der Poolpaarzahl der Permanentmagneten 8, 11 im äußeren und im inneren Ring 7, 10 verhält sich die Untersetzung des Magnetgetriebes 6.Based on 4 the basic structure of the magnetic gear 6 is explained in more detail. The magnetic gear 6 consists of three main components. The components are arranged radially to each other. These comprise the outer ring 7 arranged on the outside, which can be attached to the housing arrangement, not shown in detail, or to another housing, not shown in detail. Permanent magnets 8 are provided on an inner periphery of the outer ring 7 . Within the outer ring 7 is the ferromagnetic cylinder 9, which is connected to either a not shown input or output shaft. Again inside the ferromagnetic cylinder 9 is the inner ring 10 with permanent magnets 11. This is connected to the shaft which is not connected by the ferromagnetic cylinder 9. The magnetic gear 6 works in a similar way to the electric motor 4. The rotation of the ferromagnetic cylinder 9 or the inner ring 10 with permanent magnet 11 generates a magnetic field in the ferromagnetic cylinder 9. The output shaft, not shown in detail, rotates as a result of this magnetic field. The ratio of the number of pool pairs of permanent magnets 8, 11 in the outer and inner ring 7, 10 is analogous to the reduction of the magnetic gear 6.

BezugszeichenlisteReference List

11
Feedback-Aktuatorfeedback actuator
22
Lenkspindelsteering spindle
33
Lenkradsteering wheel
44
Motorengine
55
Getriebetransmission
66
Magnetgetriebemagnetic gear
77
äußerer Ringouter ring
88th
Permanentmagnetpermanent magnet
99
ferromagnetischer Zylinderferromagnetic cylinder
1010
innerer Ringinner ring
1111
Permanentmagnetpermanent magnet
1212
erste Wellefirst wave
1313
zweite Welle second wave
LL
Lenkmomentsteering torque
AA
axiale Richtungaxial direction
RR
radiale Richtungradial direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102008036730 A1 [0005]DE 102008036730 A1 [0005]
  • EP 2414211 B1 [0005]EP 2414211 B1 [0005]
  • DE 102013014122 A1 [0007]DE 102013014122 A1 [0007]

Claims (6)

Feedback-Aktuator (1) für eine Lenkeinrichtung mit einem definierten Lenkmoment, mit einer äußeren Gehäuseanordnung, umfassend - eine Lenkspindel (2) zur Kopplung mit einem Lenkrad (3), wobei die Lenkspindel (2) um ihre Längsachse drehbar in der Gehäuseanordnung gelagert ist, - mindestens einen ersten Motor (4) zum aktiven Stellen eines Motorlenkmoments in einem eingeschalteten Betriebszustand eines Fahrzeugs, - ein Getriebe (5) zur Bereitstellung des definierten Lenkmoments am Lenkrad (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) ein Magnetgetriebe (6) ist, wobei das Magnetgetriebe (6) einen äußeren Ring (7), einen inneren Ring (10) und einen dazwischen angeordneten ferromagnetischen Zylinder (9) aufweist, welcher mit einer Antriebswelle oder Abtriebswelle verbunden ist.Feedback actuator (1) for a steering device with a defined steering torque, with an outer housing arrangement, comprising - a steering spindle (2) for coupling to a steering wheel (3), the steering spindle (2) being mounted in the housing arrangement so that it can rotate about its longitudinal axis - has at least one first motor (4) for actively setting a motor steering torque in a switched-on operating state of a vehicle - has a gear (5) for providing the defined steering torque on the steering wheel (3), characterized in that the gear (5) is a magnetic gear (6), wherein the magnetic gear (6) has an outer ring (7), an inner ring (10) and a ferromagnetic cylinder (9) arranged in between, which is connected to a drive shaft or output shaft. Feedback-Aktuator (1) nach Anspruch 1, dass der äußere Ring (7) und/ oder der innere Ring (10) jeweils Permanentmagneten (8, 11) aufweisen.Feedback actuator (1) after claim 1 that the outer ring (7) and/or the inner ring (10) each have permanent magnets (8, 11). Feedback-Aktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der innere Ring (10) mit der nicht durch den ferromagnetischen Zylinder (9) verbundenen Welle verbunden ist.Feedback actuator (1) according to any of the preceding claims, wherein the inner ring (10) is connected to the shaft not connected by the ferromagnetic cylinder (9). Feedback-Aktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der äußere Ring (7) mit der Gehäuseanordnung verbunden ist.Feedback actuator (1) according to any one of the preceding claims, wherein the outer ring (7) is connected to the housing arrangement. Feedback-Aktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Magnetgetriebe (6) zwischen dem Motor (4) und dem Lenkrad (3) angeordnet ist.Feedback actuator (1) according to any one of the preceding claims, wherein the magnetic gear (6) is arranged between the motor (4) and the steering wheel (3). Feedback-Aktuator (1) nach Anspruch 4 bis 5, wobei der Motor (4) das Magnetgetriebe (6) radial umgibt.Feedback actuator (1) after claim 4 until 5 , wherein the motor (4) surrounds the magnet gear (6) radially.
DE102020129742.4A 2020-11-11 2020-11-11 Feedback actuator for a steering device Ceased DE102020129742A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020129742.4A DE102020129742A1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Feedback actuator for a steering device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020129742.4A DE102020129742A1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Feedback actuator for a steering device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020129742A1 true DE102020129742A1 (en) 2022-05-12

Family

ID=81256271

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020129742.4A Ceased DE102020129742A1 (en) 2020-11-11 2020-11-11 Feedback actuator for a steering device

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020129742A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022205785A1 (en) 2022-06-08 2023-12-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Device and method for generating a steering feel in a steering system, vehicle comprising the device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008036730A1 (en) 2008-08-07 2010-02-11 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Actuator unit for a motor vehicle steer-by-wire steering device
EP2414211B1 (en) 2009-04-01 2013-01-09 Leopold Kostal GmbH & Co. KG Steering column for motor vehicles
DE102013014122A1 (en) 2013-08-23 2015-02-26 Audi Ag steering stop
DE102019210386A1 (en) 2018-07-26 2020-01-30 Trw Ltd. Motor and steer-by-wire handwheel actuator
DE102019128911A1 (en) 2019-10-25 2021-04-29 Thyssenkrupp Ag Steer-by-wire steering system with feedback actuator having a magnetic gear clutch

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008036730A1 (en) 2008-08-07 2010-02-11 Ebm-Papst St. Georgen Gmbh & Co. Kg Actuator unit for a motor vehicle steer-by-wire steering device
EP2414211B1 (en) 2009-04-01 2013-01-09 Leopold Kostal GmbH & Co. KG Steering column for motor vehicles
DE102013014122A1 (en) 2013-08-23 2015-02-26 Audi Ag steering stop
DE102019210386A1 (en) 2018-07-26 2020-01-30 Trw Ltd. Motor and steer-by-wire handwheel actuator
DE102019128911A1 (en) 2019-10-25 2021-04-29 Thyssenkrupp Ag Steer-by-wire steering system with feedback actuator having a magnetic gear clutch

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022205785A1 (en) 2022-06-08 2023-12-14 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Device and method for generating a steering feel in a steering system, vehicle comprising the device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009038928A1 (en) Electric motor e.g. ring motor, for use as wheel hub motor in e.g. car, has stator, rotor and air gap, where air gap is formed between stator and rotor, and size of gap is variable depending on number of revolutions of motor
DE19902557A1 (en) Redundant arrangement for generating torque has essentially identical first and second electric motors that both act on steering shaft to generate part of the torque
DE102018131185B4 (en) Feedback actuator for a steering device with a steering resistance system
DE102013223380A1 (en) Electric power steering for vehicles
DE102017205666A1 (en) Steering with an adjusting device and use of the steering with adjusting device
DE102020129742A1 (en) Feedback actuator for a steering device
EP2096017A1 (en) Device for dampening a movement of a steering wheel
DE102008035091A1 (en) Drive device for use in transportation unit for independent driving of two bodies arranged coaxially with each other, has two stators, two rotors and holder for twist-proof fastening of drive device
DE102018201822A1 (en) An electric drive system for an electrically powered vehicle and method for manufacturing an electric drive system for an electrically powered vehicle
WO2021078664A1 (en) Steer-by-wire steering system with a feedback actuator comprising a magnetic transmission coupling
DE102012101383A1 (en) Worm gear for servo unit of electromechanical steering system of motor car, has worm and worm wheel which are interlinked to perform moment transmission, and eccentric bush for supporting worm and worm wheel
DE102019101811A1 (en) System and method for the safe operation of a feedback actuator
DE212019000176U1 (en) Decoupling device for assembled idle gear and the drive axle produced with it
DE102018130101A1 (en) Feedback actuator for a steering device with direct drive
EP3582374B1 (en) Electric machine for a traction device, electric drive and method for operating an electric machine
DE102007005148A1 (en) Angle superimposition gear unit for active guidance of vehicle, has input shaft connected with steering wheel of vehicle and output shaft connected with steering wheel of vehicle and gear
DE102018101597A1 (en) Powertrain for a means of transport
DE102019115322A1 (en) Feedback actuator for a steering device
DE102021120925A1 (en) Drive system for a hybrid or electric vehicle
DE102019123514A1 (en) Feedback actuator for a steering device
DE102020132476A1 (en) SINGLE-SIDED WORM GEAR ASSEMBLY WITH BRAKE SLEEVE
EP3608136A1 (en) Electric machine for a traction device and method for operating an electric machine
DE10159704A1 (en) Vehicle steering arrangement, comprises electromechanical steering unit associated with steered wheels effectively connected to steering control and transmission device for setting the steering angle of the vehicle
DE102015214490A1 (en) Accelerator pedal device with a pedal element and a counterforce device
DE102019121390A1 (en) Feedback actuator for a steering device

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: B62D0005040000

Ipc: B62D0005000000

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final