DE102021110656A1

DE102021110656A1 - Power steering unit for steering device and steering device for a vehicle

Info

Publication number: DE102021110656A1
Application number: DE102021110656.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Lutterberg; Alexander Wiedemann; Benedikt Domke
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-04-27
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2022-10-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fremdkraftlenkeinheit (1) für eine Lenkeinrichtung (8) eines Fahrzeugs, aufweisend: einen Lenkungsaktuator (2), eine Steuerungseinheit (3), und eine Spannungsquelle (4), wobei der Lenkungsaktuator (2) dazu eingerichtet ist, mit einer Lenkeinheit (9) drehmomentübertragend koppelbar zu sein, wobei die Steuerungseinheit (3) dazu eingerichtet ist, den Lenkungsaktuator (2) zu steuern, und wobei die Spannungsquelle (4) zur Energieversorgung mit dem Lenkungsaktuator (2) über einen Stromkreis (6) verbunden ist, wobei zwischen der Spannungsquelle (4) und dem Lenkungsaktuator (2) zumindest ein steuerbares Schaltelement (5) angeordnet ist, das einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand aufweist, wobei in dem ersten Zustand der Stromkreis (6) zwischen der Spannungsquelle (4) und dem Lenkungsaktuator (2) unterbrochen ist, und in dem zweiten Zustand der Stromkreis (6) zwischen der Spannungsquelle (4) und dem Lenkungsaktuator (2) geschlossen ist. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Lenkeinrichtung (8) mit einer erfindungsgemäßen Fremdkraftlenkeinheit (1) sowie ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung (8).The invention relates to a power steering unit (1) for a steering device (8) of a vehicle, comprising: a steering actuator (2), a control unit (3), and a voltage source (4), the steering actuator (2) being set up with a The steering unit (9) can be coupled in a torque-transmitting manner, the control unit (3) being set up to control the steering actuator (2), and the voltage source (4) for supplying energy to the steering actuator (2) being connected via a circuit (6). , wherein at least one controllable switching element (5) is arranged between the voltage source (4) and the steering actuator (2), which has a first state and a second state, wherein in the first state the electric circuit (6) between the voltage source (4) and the steering actuator (2) is interrupted, and in the second state the electric circuit (6) between the voltage source (4) and the steering actuator (2) is closed. The invention also relates to a steering device (8) with a power steering unit (1) according to the invention and a vehicle with a steering device (8) according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fremdkraftlenkeinheit für eine Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs, eine Lenkeinrichtung für ein Fahrzeug, und ein Fahrzeug.The present invention relates to a power steering unit for a steering device of a vehicle, a steering device for a vehicle, and a vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Fremdkraftlenkeinheiten für Fahrzeuge sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Dabei sind Fremdkraftlenkeinheiten sowohl als alleinige Lenkeinrichtung als auch als Nachrüsteinheit bekannt, die nachträglich in die mechanische Lenkeinrichtung integriert werden kann.Power steering units for vehicles are well known in the prior art. External power steering units are known both as the sole steering device and as a retrofit unit that can be subsequently integrated into the mechanical steering device.

Als Nachrüsteinheit wird die Fremdkraftlenkeinheit an einer Lenksäule der mechanischen Lenkeinrichtung des Fahrzeugs derart befestigt, dass sie mit der Lenksäule wahlweise koppelbar und von den Lenksäule entkoppelbar ist, um weiterhin auch eine manuelle Lenkung über die mechanische Lenkeinrichtung ermöglichen. Die Entkopplung ist mechanisch gelöst, bspw. durch einen Griff oder Hebel, der von einem Fahrer des Fahrzeugs bedient, insbesondere verschoben werden muss, um die Fremdkraftlenkeinheit mit der Lenksäule drehmomentübertragend zu koppeln oder von der Lenksäule zu entkoppeln.As a retrofit unit, the power steering unit is attached to a steering column of the mechanical steering device of the vehicle in such a way that it can be selectively coupled to the steering column and decoupled from the steering column in order to continue to allow manual steering via the mechanical steering device. The decoupling is mechanically released, e.g. by a handle or lever that is operated by a driver of the vehicle, in particular has to be moved in order to couple the power steering unit to the steering column in a torque-transmitting manner or to decouple it from the steering column.

Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein weiterer Bedarf besteht, eine bekannte Fremdkraftlenkeinheit für eine Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs zu verbessern, insbesondere besteht ein weiterer Bedarf, eine Fremdkraftlenkeinheit bereitzustellen, die bauraumsparend nachgerüstet werden kann und eine manuelle Lenkung ermöglicht.It has now been found that there is a further need to improve a known power steering unit for a steering device of a vehicle, in particular there is a further need to provide a power steering unit that can be retrofitted to save space and enables manual steering.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Fremdkraftlenkeinheit für eine Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs bereitzustellen, insbesondere eine Fremdkraftlenkeinheit bereitzustellen, die auch als steer-by-wire-Lenkeinheit bezeichnet werden kann, die bauraumsparend nachgerüstet werden kann und weiterhin eine manuelle Lenkung ermöglicht.Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved power steering unit for a steering device of a vehicle, in particular to provide a power steering unit that can also be referred to as a steer-by-wire steering unit that can be retrofitted to save space and also manual steering allows.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.These and other objects that may be mentioned or recognized by a person skilled in the art upon reading the following description are solved by the subject-matters of the independent claims. Advantageous embodiments and developments can be found in the dependent claims and the following description.

Die erfindungsgemäße Fremdkraftlenkeinheit, insbesondere eine steer-by-wire-Lenkeinheit, für eine Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs, weist einen Lenkungsaktuator, eine Steuerungseinheit, und eine Spannungsquelle auf. Der Lenkungsaktuator ist dazu eingerichtet, mit einer, insbesondere mechanischen, Lenkeinheit, vorzugsweise einer Lenksäule, drehmomentübertragend koppelbar zu sein. Die Steuerungseinheit ist dazu eingerichtet, den Lenkungsaktuator zu steuern, und die Spannungsquelle ist zur Energieversorgung mit dem Lenkungsaktuator über einen Stromkreis verbunden. Zwischen der Spannungsquelle und dem Lenkungsaktuator, also in dem Stromkreis, ist zumindest ein steuerbares Schaltelement angeordnet, das einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand aufweist. In dem ersten Zustand des Schaltelements ist der Stromkreis zwischen der Spannungsquelle und dem Lenkungsaktuator unterbrochen, und in dem zweiten Zustand des Schaltelements ist der Stromkreis zwischen der Spannungsquelle und dem Lenkungsaktuator geschlossen.The power steering unit according to the invention, in particular a steer-by-wire steering unit, for a steering device of a vehicle has a steering actuator, a control unit and a voltage source. The steering actuator is set up to be able to be coupled in a torque-transmitting manner to a steering unit, in particular a mechanical steering unit, preferably a steering column. The control unit is arranged to control the steering actuator and the voltage source is connected to the steering actuator via a circuit for supplying energy. At least one controllable switching element, which has a first state and a second state, is arranged between the voltage source and the steering actuator, ie in the electric circuit. In the first state of the switching element, the circuit between the voltage source and the steering actuator is broken, and in the second state of the switching element, the circuit between the voltage source and the steering actuator is closed.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass die Entkopplung der Fremdkraftlenkeinheit von der Lenkeinrichtung des Fahrzeugs elektrisch gelöst ist. Das bedeutet, dass die Fremdkraftlenkeinheit mechanisch permanent mit der Lenkeinrichtung koppelbar ist, die Drehmomentübertragung zwischen der Fremdkraftlenkeinheit und der Lenkeinrichtung jedoch mittels der elektrischen Entkopplung unterbrechbar ist. Die elektrische Entkopplung der Fremdkraftlenkeinheit mittels des zumindest einen Schaltelements benötigt erheblich weniger Bauraum als eine mechanische Entkopplung, insbesondere eine mechanische Entkopplung, die mittels eines Griffs oder Hebels von dem Fahrer des Fahrzeugs betätigt werden muss.The advantage of the solution according to the invention lies in particular in the fact that the decoupling of the power steering unit from the steering device of the vehicle is electrically released. This means that the power steering unit can be mechanically permanently coupled to the steering device, but the torque transmission between the power steering unit and the steering device can be interrupted by means of the electrical decoupling. The electrical decoupling of the power steering unit by means of the at least one switching element requires considerably less installation space than mechanical decoupling, in particular mechanical decoupling, which must be actuated by the driver of the vehicle using a handle or lever.

Mit anderen Worten kann man sagen, dass in dem ersten Zustand des Schaltelements der Stromkreis zwischen der Spannungsquelle und dem Lenkungsaktuator unterbrochen ist, sodass kein Stromfluss durch eine induzierte Spannung entstehen kann, welche von einer manuellen Lenkbewegung der Lenkeinrichtung hervorgerufen wird. Ohne einen Stromfluss erzeugt der Lenkungsaktuator kein Drehmoment. Die elektrische Entkopplung verhindert also, dass durch eine Drehung, die durch eine manuelle Lenkbewegung der Lenkeinrichtung, insbesondere der Lenkeinheit, hervorgerufen wird, und somit auf den Lenkungsaktuator übertragen wird, ein Drehmoment in dem Lenkungsaktuator erzeugt wird. So wird die Erzeugung eines zusätzlichen Lenkwiderstands zuverlässig verhindert, der insbesondere bei schnellen und/oder starken Lenkbewegungen, wie bspw. bei schnellen Ausweichmanövern, eine manuelle Lenkung derart erschwert, dass die Durchführung der manuellen Lenkung beeinträchtigt ist. Dadurch kann mit der erfindungsgemäßen Fremdkraftlenkeinheit eine manuelle Lenkbewegung im Wesentlichen ohne zusätzlichen Lenkwiderstand ausgeführt werden.In other words, one can say that in the first state of the switching element, the circuit between the voltage source and the steering actuator is interrupted, so that no current flow can occur due to an induced voltage caused by a manual steering movement of the steering device. Without a current flow, the steering actuator does not generate any torque. The electrical decoupling thus prevents a torque from being generated in the steering actuator as a result of a rotation which is caused by a manual steering movement of the steering device, in particular the steering unit, and is thus transmitted to the steering actuator. This reliably prevents the generation of an additional steering resistance, which makes manual steering more difficult, particularly in the case of rapid and/or strong steering movements, such as, for example, in the case of rapid evasive maneuvers, such that manual steering is impaired. This allows manual steering with the power steering unit according to the invention movement can be carried out essentially without additional steering resistance.

Somit ist die Fremdkraftlenkeinheit insbesondere gegenüber Fremdkraftlenkeinheiten mit einer mechanischen Entkopplung, bauraumsparend und kann somit in Fahrzeugen mit einer mechanischen Lenkeinheit, insbesondere auch in Fahrzeugen, in denen nur ein geringer freier Bauraum zu Verfügung steht, einfach nachgerüstet werden. Darüber hinaus ermöglicht die Fremdkraftlenkeinheit einen einfachen Wechsel zwischen einer manuellen Lenkbewegung und einer automatisierten Lenkbewegung durch den Lenkungsaktuator der Fremdkraftlenkeinheit, wobei die manuelle Lenkbewegung im Wesentlichen so ausführbar ist, wie ohne Fremdkraftlenkeinheit. Dies ist insbesondere für Anwendungsgebiete von Vorteil, bei denen Fahrzeuge, die sowohl manuell als auch automatisiert, also autonom, steuerbar, d.h. lenkbar, sind, zum Einsatz kommen.Thus, the external power steering unit is space-saving, in particular compared to external power steering units with a mechanical decoupling, and can therefore be easily retrofitted in vehicles with a mechanical steering unit, especially in vehicles in which only a small amount of free space is available. In addition, the power steering unit enables a simple change between a manual steering movement and an automated steering movement by the steering actuator of the power steering unit, the manual steering movement being executable essentially as without a power steering unit. This is particularly advantageous for areas of application in which vehicles that are both manual and automated, i.e. autonomous, controllable, i.e. steerable, are used.

Zum Beispiel kann die Fremdkraftlenkeinheit in Fahrzeugen für Menschen mit körperlicher Behinderung nachgerüstet werden. So können Menschen mit körperlicher Behinderung jedes „herkömmliche“, mechanisch lenkbare Fahrzeug nutzen, und sind somit in ihrer Fahrzeugwahl nicht eingeschränkt. Die Nutzung einer „by wire“-Lenkung erfordert in der Regel eine gesonderte Fahrlizenz. Aufgrund dessen, dass die Fremdkraftlenkeinheit weiterhin auch eine manuelle Lenkung ermöglicht, kann ein solches Fahrzeug sowohl von Menschen mit körperlicher Behinderung als auch von Menschen ohne eine körperliche Behinderung genutzt werden, ohne dass letzter die gesonderte Fahrlizenz erwerben müssen.For example, the power steering unit can be retrofitted in vehicles for people with physical disabilities. People with physical disabilities can use any "conventional", mechanically steerable vehicle and are therefore not restricted in their choice of vehicle. The use of "by wire" steering usually requires a separate driving license. Due to the fact that the power steering unit also allows manual steering, such a vehicle can be used by people with physical disabilities as well as by people without a physical disability, without the latter having to acquire a separate driving license.

Ein weiteres Beispiel sind sogenannte Flurförderfahrzeuge, wie sie insbesondere in der Industrie zum Einsatz kommen. Dort werden zunehmend sowohl autonom als auch manuell gesteuerte Fahrzeuge eingesetzt. Hier ermöglicht die Fremdkraftlenkeinheit, die Gesamtanzahl der benötigten Fahrzeuge zu minimieren, da die Fahrzeuge sowohl autonom als auch manuell steuerbar sind, und der Betriebsmodus jederzeit einfach und unkompliziert wechselbar ist.Another example are so-called industrial trucks, such as are used in particular in industry. Both autonomous and manually controlled vehicles are increasingly being used there. Here, the power steering unit makes it possible to minimize the total number of vehicles required, since the vehicles can be controlled both autonomously and manually, and the operating mode can be changed easily and uncomplicatedly at any time.

Darüber hinaus kann die Fremdkraftlenkeinheit auch in Fahrzeugen nachgerüstet werden, um von einer manuellen Lenkung auf eine automatisierte Lenkung umzustellen. So können bereits vorhandene Fahrzeuge weiter genutzt werden, wodurch die Kosten für eine solche Umstellung erheblich reduziert werden können. Zusätzlich ist es auch denkbar, die Fremdkraftlenkeinheit als alleinige Lenkvorrichtung in einem Fahrzeug einzusetzen.In addition, the power steering unit can also be retrofitted in vehicles to switch from manual steering to automated steering. In this way, existing vehicles can continue to be used, which means that the costs for such a conversion can be significantly reduced. In addition, it is also conceivable to use the power steering unit as the sole steering device in a vehicle.

Die Fremdkraftlenkeinheit kann auch als eine „steer-by-wire“-Lenkeinheit bezeichnet werden und ist eine Lenkeinheit, die eine Lenkbewegung ausführt, indem ein Lenkbefehl über ein Steuerungsgerät elektrisch zu einem Aktuator, der den Lenkbefehl ausführt, weitergeleitet wird.The power steering unit can also be referred to as a "steer-by-wire" steering unit and is a steering unit that executes a steering movement by electrically forwarding a steering command via a control device to an actuator that executes the steering command.

Das zumindest eine steuerbare Schaltelement wird vorzugsweise von der Steuerungseinheit der Fremdkraftlenkeinheit geschaltet.The at least one controllable switching element is preferably switched by the control unit of the power steering unit.

Unter dem Begriff „Fahrzeug“ sind Transportfahrzeuge zu verstehen, also Kraftfahrzeuge, wie bspw. ein Pkw, ein Lkw, oder andere Nutzfahrzeuge, Fahrzeuge für die Industrie, wie bspw. Flurförderfahrzeuge, Gabelstapler etc., und/oder Boote etc.The term "vehicle" is understood to mean transport vehicles, i.e. motor vehicles such as a car, a truck or other commercial vehicles, industrial vehicles such as industrial trucks, forklifts etc. and/or boats etc.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Lenkungsaktuator einen Motor, z.B. einen E-Motor, insbesondere einen Servomotor, und ein Kopplungselement auf, wobei der Motor und das Kopplungselement drehmomentübertragend miteinander gekoppelt sind, und wobei das Kopplungselement dazu eingerichtet ist, mit der Lenkeinheit, insbesondere der Lenksäule, drehmomentübertragend verbindbar zu sein.According to a preferred embodiment, the steering actuator has a motor, e.g. an electric motor, in particular a servomotor, and a coupling element, the motor and the coupling element being coupled to one another in a torque-transmitting manner, and the coupling element being set up to connect to the steering unit, in particular the Steering column to be connectable in a torque-transmitting manner.

Der Motor, insbesondere ein Servomotor, ist bauraumsparend und von der Steuereinheit präzise ansteuerbar. Das Kopplungselement kann bspw. ein Zahnrad sein, das drehmomentübertragend mit dem Motor gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, drehmomentübertragend mit der Lenkeinrichtung, insbesondere mit einer Lenksäule, in Eingriff bringbar zu sein. Durch eine manuelle Lenkbewegung wird der Motor, insbesondere ein Rotor des E-Motors, mitbewegt. Die Unterbrechung des Stromkreises zwischen der Spannungsquelle und dem Lenkungsaktuator bewirkt dabei, dass durch die Drehung des Rotors kein Stromfluss entsteht, wodurch ein Generatorverhalten des Motors, und ein daraus resultierender Lenkwiderstand für die manuelle Lenkung, unterbunden werden.The motor, in particular a servomotor, saves installation space and can be controlled precisely by the control unit. The coupling element can be, for example, a gear wheel which is coupled to the motor in a torque-transmitting manner and is set up to be able to be brought into engagement with the steering device, in particular a steering column, in a torque-transmitting manner. The motor, in particular a rotor of the electric motor, is moved by a manual steering movement. The interruption of the circuit between the voltage source and the steering actuator has the effect that no current flow occurs as a result of the rotation of the rotor, which prevents the motor from generating behavior and the resulting steering resistance for manual steering.

Gemäß einer Ausführungsform weist der Lenkungsaktuator ferner ein Getriebe auf, das zwischen dem Motor und dem Kopplungselement angeordnet ist und dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment des Motors auf das Kopplungselement zu übertragen. Das Getriebe ermöglicht es, das Drehmoment des Motors mit einer vorbestimmten Übersetzung auf das Kopplungselement zu übertragen. Das Getriebe wird insbesondere dazu verwendet, das von dem Motor ausgegebene Drehmoment zu erhöhen, insbesondere um die für die Lenkung erforderlichen Drehmomente, insbesondere im Bereich von 70 bis 80 Nm, vorzugsweise von 35 bis 45 Nm, mit einem kleinbauenden Motor zu erreichen. So kann die Einheit aus Motor und Getriebe kleiner, also bauraumsparender, sein als ein Motor, der Drehmomente in der für die Lenkbewegung erforderlichen Höhe erzeugt. Darüber hinaus kann das Getriebe die Stellgenauigkeit, und somit die Genauigkeit der Lenkbewegung erhöhen.According to one embodiment, the steering actuator also has a gear that is arranged between the motor and the coupling element and is set up to transmit a torque of the motor to the coupling element. The transmission makes it possible to transmit the torque of the engine to the coupling element with a predetermined translation. The transmission is used in particular to increase the torque output by the motor, in particular to achieve the torques required for the steering, in particular in the range from 70 to 80 Nm, preferably from 35 to 45 Nm, with a small motor. The unit consisting of motor and transmission can be smaller, i.e. more space-saving, than a motor that generates the torque required for the steering movement. In addition, the gearbox the positioning accuracy, and thus increase the accuracy of the steering movement.

Es ist aber auch denkbar, einen Direktantrieb, also einen Motor, der ohne Zwischenschaltung eines Getriebes direkt mit dem Kopplungselement verbunden ist, einzusetzen. Ein Direktantrieb ermöglicht eine Reduzierung der zu verwendenden Bauteile.However, it is also conceivable to use a direct drive, that is to say a motor which is connected directly to the coupling element without the interposition of a gear. A direct drive enables a reduction in the number of components to be used.

Gemäß einer Ausführungsform ist in dem Stromkreis zwischen der Spannungsquelle und dem Lenkungsaktuator ferner ein Umrichter angeordnet. Der Umrichter ist dazu eingerichtet, eine von der Spannungsquelle gelieferte Gleichstromspannung in eine Wechselstromspannung umzuwandeln. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Lenkungsaktuator einen Drehstrommotor, wie bspw. ein E-Motor, umfasst.According to one embodiment, a converter is also arranged in the circuit between the voltage source and the steering actuator. The converter is set up to convert a direct current voltage supplied by the voltage source into an alternating current voltage. This is particularly advantageous if the steering actuator includes a three-phase motor, such as an electric motor.

Gemäß einer Ausführungsform ist das zumindest eine Schaltelement zwischen der Spannungsquelle und dem Umrichter und/oder zwischen dem Umrichter und dem Lenkungsaktuator angeordnet. Die Anordnung des zumindest einen Schaltelements zwischen der Spannungsquelle und dem Umrichter ermöglicht es, den Stromkreis mit bereits einem Schaltelement zu unterbrechen. Vorzugsweise sind zwischen der Spannungsquelle und dem Umrichter zwei Schaltelemente in dem Stromkreis angeordnet. Bei der Anordnung zwischen der Spannungsquelle und dem Umrichter ist es besonders bevorzugt das zumindest eine Schaltelement innerhalb des Umrichters vorzusehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch bei sehr hohen Drehzahlen kein Stromfluss erzeugt wird.According to one embodiment, the at least one switching element is arranged between the voltage source and the converter and/or between the converter and the steering actuator. The arrangement of the at least one switching element between the voltage source and the converter makes it possible to interrupt the circuit with just one switching element. Two switching elements are preferably arranged in the circuit between the voltage source and the converter. In the case of the arrangement between the voltage source and the converter, it is particularly preferred to provide the at least one switching element within the converter. This can ensure that no current flow is generated even at very high speeds.

Zwischen dem Umrichter und dem Lenkungsaktuator sind mindestens zwei, vorzugsweise drei Schaltelemente angeordnet, insbesondere ist in jeder der drei Phasen ein Schaltelement angeordnet. Darüber hinaus können als das zumindest eine Schaltelement bereits vorhandene Schaltelemente genutzt werden, die aufgrund anderer Erfordernisse, insbesondere aus Sicherheitsaspekten, bereits vorhanden sind. Die Anordnung der Schaltelemente ist somit individuell wählbar, wodurch die Flexibilität der Fremdkraftlenkeinheit erhöht wird.At least two, preferably three switching elements are arranged between the converter and the steering actuator, in particular one switching element is arranged in each of the three phases. In addition, already existing switching elements can be used as the at least one switching element, which are already present due to other requirements, in particular from safety aspects. The arrangement of the switching elements can thus be selected individually, which increases the flexibility of the power steering unit.

Gemäß einer Ausführungsform ist das zumindest eine Schaltelement ein hochohmiges Trennelement. Damit kann gewährleistet werden, dass im ersten Zustand der Stromkreis zwischen der Spannungsquelle und dem Lenkungsaktuator sicher unterbrochen ist. According to one embodiment, the at least one switching element is a high-impedance isolating element. It can thus be ensured that in the first state the circuit between the voltage source and the steering actuator is reliably interrupted.

Gemäß einer Ausführungsform ist das zumindest eine Schaltelement ein physischer Schalter, insbesondere ein elektrischer Schalter, z.B. Relais, oder eine elektronische Schaltung, z.B. eine Transistorschaltung. Elektrische Schalter sind simple und kostengünstige Bauteile, die keine Logik erfordern. Darüber hinaus sind elektrische Schalter, insbesondere Relais, robuste Schaltelemente und/oder können in dem Stromkreis flexibel zwischen den zwei zu trennenden Bauteilen, d.h., zwischen der Spannungsquelle und dem Umrichter und/oder zwischen dem Umrichter und dem Lenkungsaktuator angeordnet werden.According to one embodiment, the at least one switching element is a physical switch, in particular an electrical switch, e.g., a relay, or an electronic circuit, e.g., a transistor circuit. Electrical switches are simple and inexpensive devices that require no logic. In addition, electrical switches, in particular relays, are robust switching elements and/or can be flexibly arranged in the circuit between the two components to be separated, i.e. between the voltage source and the converter and/or between the converter and the steering actuator.

Elektronische Schaltungen können insbesondere dann eingesetzt werden, wenn sie aufgrund anderer sicherheitsrelevanter Aspekte bereits vorgesehen sind. Durch die Verwendung bereits vorhandener elektronischer Schaltungen für die Entkopplung der Fremdkraftlenkeinheit kann die Teileanzahl reduziert werden. Darüber hinaus sind insbesondere Transistorschaltungen sehr kleinbauende und somit bauraumsparende Schaltelemente.Electronic circuits can be used in particular when they are already provided due to other safety-related aspects. The number of parts can be reduced by using existing electronic circuits for decoupling the power steering unit. In addition, transistor circuits in particular are very compact and therefore space-saving switching elements.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung für ein Fahrzeug, aufweisend eine mechanische Lenkeinheit und eine vorstehend und nachfolgend beschriebene Fremdkraftlenkeinheit. Die mechanische Lenkeinheit umfasst eine Lenkvorrichtung, z.B. ein Lenkrad, und eine Lenksäule, die drehmomentübertragend mit der Lenkvorrichtung gekoppelt ist. Die Lenksäule ist dazu eingerichtet, eine Lenkbewegung, insbesondere auf Räder des Fahrzeugs, zu übertragen. Der Lenkungsaktuator der Fremdkraftlenkeinheit ist drehmomentübertragend mit der Lenksäule gekoppelt.A further aspect of the invention relates to a steering device for a vehicle, having a mechanical steering unit and a power steering unit described above and below. The mechanical steering unit includes a steering device, e.g., a steering wheel, and a steering column torque-transmittingly coupled to the steering device. The steering column is set up to transmit a steering movement, in particular to the wheels of the vehicle. The steering actuator of the power steering unit is coupled to the steering column in a torque-transmitting manner.

Die Fremdkraftlenkeinheit ist mechanisch dauerhaft drehmomentübertragend mit der Lenksäule gekoppelt. Die elektrische Entkopplung mittels des zumindest einen Schaltelements gewährleistet, dass in sowohl eine „by-wire“-Lenkbewegung mittels des Lenkungsaktuators der Fremdkraftlenkeinheit möglich ist (zweiter Zustand des Schaltelements) als auch eine manuelle Lenkbewegung, insbesondere durch eine Drehung des Lenkrads (erster Zustand des Schaltelements), ohne dass die manuelle Lenkbewegung durch die Fremdkraftlenkeinheit erschwert ist.The power steering unit is mechanically permanently coupled to the steering column in a torque-transmitting manner. The electrical decoupling by means of the at least one switching element ensures that both a "by-wire" steering movement using the steering actuator of the power steering unit is possible (second state of the switching element) and a manual steering movement, in particular by turning the steering wheel (first state of the Switching element), without the manual steering movement being made more difficult by the power steering unit.

Mit anderen Worten kann man sagen, dass in dem ersten Zustand des Schaltelements der Stromkreis zwischen der Spannungsquelle und dem Lenkungsaktuator unterbrochen ist, sodass kein Stromfluss durch eine induzierte Spannung entstehen kann, welcher von einer manuellen Lenkbewegung der Lenkeinrichtung hervorgerufen wird. Ohne einen Stromfluss erzeugt der Lenkungsaktuator kein Drehmoment. Die elektrische Entkopplung verhindert also, dass ein Drehmoment, welches durch eine manuelle Lenkbewegung der Lenkeinrichtung auf den Lenkungsaktuator übertragen wird, einen zusätzlichen Lenkwiderstand erzeugt, der insbesondere bei schnellen und/oder starken Lenkbewegungen, wie bspw. bei schnellen Ausweichmanövern, eine manuelle Lenkung derart erschwert, dass die Durchführung der manuellen Lenkung beeinträchtigt ist. Dadurch kann mit der erfindungsgemäßen Fremdkraftlenkeinheit eine manuelle Lenkbewegung im Wesentlichen ohne zusätzlichen Lenkwiderstand ausgeführt werden.In other words, one can say that in the first state of the switching element, the circuit between the voltage source and the steering actuator is interrupted, so that no current flow can occur due to an induced voltage, which is caused by a manual steering movement of the steering device. Without a current flow, the steering actuator does not generate any torque. The electrical decoupling thus prevents a torque, which is transmitted to the steering actuator by a manual steering movement of the steering device, from generating an additional steering resistance, which occurs particularly in the case of rapid and/or strong steering movements In the case of quick evasive maneuvers, for example, manual steering is made more difficult in such a way that manual steering is impaired. As a result, with the power steering unit according to the invention, a manual steering movement can be carried out essentially without additional steering resistance.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Lenkeinrichtung einen manuellen Betriebsmodus und einen automatisierten Betriebsmodus auf, wobei in dem manuellen Betriebsmodus eine Lenkbewegung über die Lenkvorrichtung auf die Lenksäule übertragen wird und der Stromkreis zwischen der Spannungsquelle und dem Lenkungsaktuator der Fremdkraftlenkeinheit unterbrochen ist, und wobei in dem automatisierten Betriebsmodus eine Lenkbewegung über den Lenkungsaktuator auf die Lenksäule übertragen wird und der Stromkreis zwischen der Spannungsquelle und dem Lenkungsaktuator der Fremdkraftlenkeinheit geschlossen ist.According to one embodiment, the steering device has a manual operating mode and an automated operating mode, wherein in the manual operating mode a steering movement is transmitted via the steering device to the steering column and the circuit between the voltage source and the steering actuator of the power steering unit is interrupted, and wherein in the automated operating mode a steering movement is transmitted via the steering actuator to the steering column and the circuit between the voltage source and the steering actuator of the power steering unit is closed.

Der Betriebsmodus wird vorzugsweise von einer externen Steuerungseinheit, bspw. einer Fahrzeugsteuerungseinheit, gesteuert.The operating mode is preferably controlled by an external control unit, for example a vehicle control unit.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, aufweisend eine vorstehend und nachfolgend beschriebene Lenkeinrichtung, eine Fahrzeugsteuerungseinheit, und eine Fahrzeugbatterie, wobei die Steuerungseinheit der Fremdkraftlenkeinheit mit der Fahrzeugsteuerungseinheit gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist, insbesondere in Echtzeit, digitale und/oder analoge Signale von der Fahrzeugsteuerungseinheit zu empfangen, zu verarbeiten und darauf basierend den Lenkungsaktuator zu steuern.Another aspect of the invention relates to a vehicle, having a steering device described above and below, a vehicle control unit, and a vehicle battery, wherein the control unit of the power steering unit is coupled to the vehicle control unit and is set up, in particular in real time, digital and / or analog signals from of the vehicle control unit to receive, process and control the steering actuator based thereon.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Fremdkraftlenkeinheit ferner mit der Fahrzeugbatterie über den Stromkreis verbunden. In diesem Fall ist das zumindest eine Schaltelement derart im Stromkreis angeordnet, dass es den Stromkreis zwischen dem Lenkungsaktuator und der Spannungsquelle und/oder der Fahrzeugbatterie wahlweise unterbricht. Insbesondere kann die Fahrzeugbatterie als eine Hauptspannungsquelle für die Fremdkraftlenkeinheit dienen und die Spannungsquelle der Fremdkraftlenkeinheit als eine zusätzliche, „back-up“-Spannungsquelle dienen.According to one embodiment, the power steering unit is also connected to the vehicle battery via the circuit. In this case, the at least one switching element is arranged in the circuit in such a way that it selectively interrupts the circuit between the steering actuator and the voltage source and/or the vehicle battery. In particular, the vehicle battery can serve as a main voltage source for the power steering unit and the voltage source of the power steering unit can serve as an additional, "back-up" voltage source.

Hinsichtlich der möglichen Ausgestaltungen und/oder Variationen der Fremdkraftlenkeinheit, der Lenkeinrichtung und/oder des Fahrzeugs gelten obige und nachfolgend beschriebene Ausführungen.With regard to the possible configurations and/or variations of the externally powered steering unit, the steering device and/or the vehicle, the statements above and those described below apply.

Figurenlistecharacter list

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Fremdkraftlenkeinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine schematische Darstellung einer Lenkeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
3 eine schematische Darstellung einer Lenkeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
4 eine schematische Darstellung einer Lenkeinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Further measures improving the invention are presented in more detail below together with the description of a preferred exemplary embodiment of the invention with reference to the figures. It shows:

1 a schematic representation of a power steering unit according to an embodiment of the invention,
2 a schematic representation of a steering device according to an embodiment of the invention,
3 a schematic representation of a steering device according to an embodiment of the invention, and
4 a schematic representation of a steering device according to an embodiment of the invention.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and serve only to understand the invention. The same elements are provided with the same reference numbers.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fremdkraftlenkeinheit 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung, die auch als „steer-by-wire“-Lenkeinheit 1 bezeichnet werden kann. Die Fremdkraftlenkeinheit 1 weist einen Lenkungsaktuator 2, eine Steuerungseinheit 3, eine Spannungsquelle 4 und zwei Schaltelemente 5 auf. Der Lenkungsaktuator 2 ist über einen Stromkreis 6 mit der Spannungsquelle 4 verbunden. In dem Stromkreis 6 sind die Schaltelemente 5 derart angeordnet, dass ein Stromfluss zwischen der Spannungsquelle 4 und dem Lenkungsaktuator 2 unterbrochen werden kann. 1 shows a schematic representation of a power steering unit 1 according to an exemplary embodiment of the invention, which can also be referred to as a “steer-by-wire” steering unit 1 . The power steering unit 1 has a steering actuator 2 , a control unit 3 , a voltage source 4 and two switching elements 5 . The steering actuator 2 is connected to the voltage source 4 via a circuit 6 . The switching elements 5 are arranged in the circuit 6 in such a way that a current flow between the voltage source 4 and the steering actuator 2 can be interrupted.

Die Steuerungseinheit 3 ist mit dem Lenkungsaktuator 2 und den Schaltelementen 5 über Signalleitungen 7 gekoppelt, um den Lenkungsaktuator 2 und die Schaltelemente 5 zu steuern. Hierzu sendet die Steuerungseinheit 3 Befehlssignale an den Lenkungsaktuator 2 und/oder die Schaltelemente 5, um den Lenkungsaktuator 2 zu steuern und/oder die Schaltelemente 5 zu schalten. Die Steuerungseinheit 3 ist vorzugsweise mit einer externen Steuerungseinheit, bspw. einer Fahrzeugsteuerungseinheit (nicht gezeigt) gekoppelt, von der sie digitale und/oder analoge Signale, vorzugsweise in Echtzeit, empfängt, zu den Befehlssignalen verarbeitet und an den Lenkungsaktuator 2 und/oder die Schaltelemente 5 weiterleitet.The control unit 3 is coupled to the steering actuator 2 and the switching elements 5 via signal lines 7 in order to control the steering actuator 2 and the switching elements 5 . For this purpose, the control unit 3 sends command signals to the steering actuator 2 and/or the switching elements 5 in order to control the steering actuator 2 and/or to switch the switching elements 5 . The control unit 3 is preferably coupled to an external control unit, e.g 5 forwards.

Der Lenkungsaktuator 2 umfasst zumindest einen Motor 12 und ein Kopplungselement 13 (siehe 2 bis 4), die drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Das Kopplungselement 13 ist dazu eingerichtet, mit einer mechanischen Lenkeinheit 9 (siehe 2 bis 4) drehmomentübertragend koppelbar zu sein. Der Motor 12 ist dazu eingerichtet ein vorbestimmtes Drehmoment zu erzeugen, das über das Kopplungselement 13 auf die Lenkeinheit 9 übertragen wird. Der Motor 12 und das Kopplungselement 13 können direkt miteinander verbunden sein, oder sie können über ein Getriebe (nicht gezeigt) miteinander verbunden sein, wobei das Getriebe dazu eingerichtet ist, das von dem Motor 12 erzeugte Drehmoment in einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis auf das Kopplungselement 13 zu übertragen. Durch das Getriebe ist es insbesondere möglich, einen kleineren Motor 12 zu verwenden als ohne Getriebe, wobei das Getriebe dazu eingerichtet ist, das von dem Motor 12 erzeugte Drehmoment zu erhöhen und so mit einem kleinbauenden Motor 12 der für die Lenkbewegung erforderliche Drehmoment zu erzeugen.The steering actuator 2 comprises at least one motor 12 and one coupling element 13 (see 2 until 4 ), which are connected to each other in a torque-transmitting manner. The coupling element 13 is set up to be connected to a mechanical steering unit 9 (see 2 until 4 ) to be coupled in a torque-transmitting manner. The motor 12 is for this set up to generate a predetermined torque, which is transmitted to the steering unit 9 via the coupling element 13 . The motor 12 and the coupling element 13 can be directly connected to each other, or they can be connected to each other via a transmission (not shown), the transmission being arranged to transmit the torque generated by the motor 12 to the coupling element 13 in a predetermined transmission ratio transfer. The transmission makes it possible in particular to use a smaller motor 12 than without a transmission, the transmission being set up to increase the torque generated by the motor 12 and thus to generate the torque required for the steering movement with a small motor 12 .

Die Schaltelemente 5 können als physische Schalter, wie bspw. ein Relais oder als elektronische Schaltungen, wie bspw. Transistorschaltungen ausgeführt sein. Relais sind sehr robuste und darüber hinaus kostengünstige Schaltelemente, wohingegen Transistorschaltungen besonders kleinbauende Schaltelemente sind. Darüber hinaus ist es möglich, bereits vorhandene Transistorschaltungen zusätzlich für die Entkopplung der Fremdkraftlenkeinheit zu verwenden, wodurch die Teileanzahl und/oder der erforderliche Bauraum der Fremdkraftlenkeinheit reduziert werden kann.The switching elements 5 can be embodied as physical switches, such as a relay, or as electronic circuits, such as transistor circuits. Relays are very robust and, moreover, inexpensive switching elements, whereas transistor circuits are particularly small switching elements. In addition, it is possible to use already existing transistor circuits for the decoupling of the power steering unit, as a result of which the number of parts and/or the space required for the power steering unit can be reduced.

Die 2 bis 4 zeigen schematische Darstellungen einer Lenkeinrichtung 8 gemäß verschiedener Ausführungsformen, die sich im Wesentlichen nur durch die Anordnung der Schaltelemente 5 unterscheiden.the 2 until 4 show schematic representations of a steering device 8 according to various embodiments, which differ essentially only in the arrangement of the switching elements 5.

Die Lenkeinrichtung 8 umfasst eine mechanische Lenkeinheit 9 sowie die Fremdkraftlenkeinheit 1. Die mechanische Lenkeinheit 9 umfasst ein Lenkrad 10, das mit einer Lenksäule 11 drehmomentübertragend verbunden ist, so dass eine manuelle Lenkbewegung, die durch ein Drehen des Lenkrades 10 ausgeführt wird, auf die Lenksäule 11 übertragen wird. Der Lenkungsaktuator 2 der Fremdkraftlenkeinrichtung 1 weist den Motor 12 auf, der in den 2 bis 4 als ein Drehstrommotor ausgeführt ist. Der Motor 12 ist über das Kopplungselement 13, welche hier vereinfacht als eine Linie dargestellt ist, drehmomentübertragend mit der Lenksäule 11 der Lenkeinheit 9 gekoppelt. Das Kopplungselement 13 kann bspw. als ein Zahnrad (nicht gezeigt) ausgeführt sein, das drehmomentübertragend mit der Lenksäule 11 in Eingriff ist.The steering device 8 includes a mechanical steering unit 9 and the power steering unit 1. The mechanical steering unit 9 includes a steering wheel 10, which is connected to a steering column 11 in a torque-transmitting manner, so that a manual steering movement, which is performed by turning the steering wheel 10, is applied to the steering column 11 is transmitted. The steering actuator 2 of the power steering device 1 has the motor 12 in the 2 until 4 designed as a three-phase motor. The motor 12 is coupled in a torque-transmitting manner to the steering column 11 of the steering unit 9 via the coupling element 13 , which is shown here in simplified form as a line. The coupling element 13 can be designed, for example, as a gear wheel (not shown), which engages with the steering column 11 in a torque-transmitting manner.

Darüber hinaus weist der Stromkreis 6 der Fremdkraftlenkeinheit 1 in den 2 bis 4 ferner einen Umrichter 14 auf, der zwischen der Spannungsquelle 4 und dem Motor 12 angeordnet ist. Der Umrichter 14 ist dazu eingerichtet, eine Gleichstromspannung der Spannungsquelle 4 in eine Drehstromspannung des Motors 12 umzuwandeln.In addition, the circuit 6 of the power steering unit 1 in the 2 until 4 furthermore, a converter 14 which is arranged between the voltage source 4 and the motor 12 . The converter 14 is set up to convert a DC voltage from the voltage source 4 into a three-phase voltage from the motor 12 .

In 2 sind zwei Schaltelemente 5 zwischen der Spannungsquelle 6 und dem Umrichter 14 angeordnet, und vorzugsweise als sogenannten „Phase Cut-off“-Relais ausgebildet. Die Anordnung der Schaltelemente 5 zwischen der Spannungsquelle 6 und dem Umrichter 14 kann aufgrund anderer sicherheitsrelevanter Aspekte erforderlich sein.In 2 two switching elements 5 are arranged between the voltage source 6 and the converter 14 and are preferably designed as so-called “phase cut-off” relays. The arrangement of the switching elements 5 between the voltage source 6 and the converter 14 may be necessary due to other safety-related aspects.

In 3 sind die Schaltelemente 5 zwischen dem Umrichter 14 und dem Motor 12 angeordnet. Hier sind mindestens zwei, vorzugsweise drei Schaltelemente 5 vorgesehen, um den Stromfluss, vorzugsweise durch jede Phase des Drehstroms, unterbrechen zu können. Die Anordnung der Schaltelemente 5 zwischen dem Umrichter 14 und dem Lenkungsaktuator 2, insbesondere dem Motor 12, ermöglicht, dass im Zustand der Entkopplung auch bei sehr hohen Drehzahlen der Lenksäule 11 kein zusätzliches Drehmoment durch den Motor 12 der Fremdkrafteinheit 1 erzeugt wird.In 3 the switching elements 5 are arranged between the converter 14 and the motor 12 . At least two, preferably three switching elements 5 are provided here in order to be able to interrupt the current flow, preferably through each phase of the three-phase current. The arrangement of the switching elements 5 between the converter 14 and the steering actuator 2, in particular the motor 12, enables no additional torque to be generated by the motor 12 of the external power unit 1 in the decoupling state, even at very high speeds of the steering column 11.

4 ist eine Kombination der in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen, und besitzt somit zwei Schaltelemente 5, die zwischen dem Spannungsquelle 4 und dem Umrichter 14 angeordnet sind und drei Schaltelemente 5, die zwischen dem Umrichter 14 und dem Motor 12 angeordnet sind. 4 is a combination of those in the 2 and 3 embodiments shown, and thus has two switching elements 5, which are arranged between the voltage source 4 and the converter 14 and three switching elements 5, which are arranged between the converter 14 and the motor 12.

Die Lenkeinrichtung 8 ermöglicht somit einen Wechsel zwischen einer „by-wire“-Lenkweise mittels der Fremdkraftlenkeinheit 1 (automatisierter Betriebsmodus der Lenkeinrichtung 8) und einer manuellen Lenkweise mittels des Lenkrads 10 (manueller Betriebsmodus der Lenkeinrichtung 8). Für die manuelle Lenkweise sind die Schaltelemente 5 in dem ersten Zustand und somit der Stromkreis 6 zwischen der Spannungsquelle 4 und dem Lenkungsaktuator 2, insbesondere dem Motor 12, unterbrochen. Somit wird verhindert, dass durch eine von der manuellen Lenkweise induzierte Drehung ein Generatorverhalten des Motors 12 ausgelöst wird.The steering device 8 thus enables a change between a "by-wire" steering mode using the power steering unit 1 (automated operating mode of the steering device 8) and a manual steering mode using the steering wheel 10 (manual operating mode of the steering device 8). For the manual steering mode, the switching elements 5 are in the first state and thus the circuit 6 between the voltage source 4 and the steering actuator 2, in particular the motor 12, is interrupted. This prevents generator behavior of the motor 12 from being triggered by a rotation induced by the manual steering mode.

Das Generatorverhalten des Motors 12 beschreibt einen Zustand, in dem durch die manuelle Lenkbewegung eine Drehung eines Rotors des Motors 12 erzeugt wird, die wiederum einen Strom induziert, der bei geschlossenem Stromkreis 6 über den Umrichter 14 in die Spannungsquelle 4 fließen kann. Insbesondere hohe Drehzahlen des Rotors, wie sie bspw. durch schnelle Ausweichmanöver verursacht werden können, erzeugen einen hohen Widerstand, der sich als zusätzlicher Lenkwiderstand bei der manuellen Lenkbewegung bemerkbar macht. Man kann also sagen, dass bei einem geschlossenen Stromkreis 6 und manueller Lenkbewegung, der Lenkwiderstand durch den Motor 12 erhöht wird, wobei der Lenkwiderstand umso größer ist, je höher das Drehmoment ist, das durch die manuelle Lenkbewegung im Motor 12 erzeugt wird.The generator behavior of motor 12 describes a state in which a rotation of a rotor of motor 12 is generated by the manual steering movement, which in turn induces a current that can flow into voltage source 4 via converter 14 when circuit 6 is closed. In particular, high rotor speeds, such as those that can be caused by rapid evasive maneuvers, generate high resistance, which manifests itself as additional steering resistance during manual steering movements. So you can say that with a closed circuit 6 and manual steering movement, the steering resistance through the motor 12 is increased, wherein the steering resistance is greater, the higher the torque that is generated in the motor 12 by the manual steering movement.

Durch die Schaltelemente 5, die vorzugsweise von der Steuerungseinheit 3 angesteuert werden, kann der Stromkreis 6 für den Fall einer manuellen Lenkbewegung, die einem manuellen Betriebsmodus der Lenkeinrichtung 8 entspricht, unterbrochen werden. Dadurch wird ein Stromfluss von dem Motor 12 zur Spannungsquelle 4, und somit die Erzeugung eines Drehmoments im Motor 12, unterbunden, und die manuelle Lenkbewegung kann im Wesentlichen ohne zusätzlichen Lenkwiderstand ausgeführt werden.The circuit 6 can be interrupted by the switching elements 5, which are preferably controlled by the control unit 3, in the event of a manual steering movement, which corresponds to a manual operating mode of the steering device 8. As a result, a current flow from the motor 12 to the voltage source 4, and thus the generation of a torque in the motor 12, is prevented, and the manual steering movement can be carried out essentially without additional steering resistance.

Bezugszeichenlistereference list

11: Fremdkraftlenkeinheitpower steering unit
22: Lenkungsaktuatorsteering actuator
33: Steuerungseinheitcontrol unit
44: Spannungsquellevoltage source
55: Schaltelementswitching element
66: Stromkreiscircuit
77: Signalleitungsignal line
88th: Lenkeinrichtungsteering device
99: Lenkeinheitsteering unit
1010: Lenkradsteering wheel
1111: Lenksäulesteering column
1212: Motorengine
1313: Kopplungselementcoupling element
1414: Umrichterconverter

Claims

Power steering unit (1) for a steering device (8) of a vehicle, comprising: a steering actuator (2), a control unit (3), and a voltage source (4), the steering actuator (2) being set up to be connected to a steering unit (9) to be coupled in a torque-transmitting manner, wherein the control unit (3) is set up to control the steering actuator (2), and wherein the voltage source (4) for supplying energy is connected to the steering actuator (2) via a circuit (6), characterized in that that at least one controllable switching element (5) is arranged between the voltage source (4) and the steering actuator (2), which has a first state and a second state, wherein in the first state the electric circuit (6) between the voltage source (4) and the steering actuator (2) is interrupted, and in the second state the circuit (6) between the voltage source (4) and the steering actuator (2) is closed.

Power steering unit (1) after claim 1 , wherein the steering actuator (2) has a motor (12) and a coupling element (13), wherein the motor (12) and the coupling element (13) are coupled to one another in a torque-transmitting manner, and wherein the coupling element (13) is set up with the Steering unit (9) to be connected in a torque-transmitting manner.

Power steering unit (1) after claim 2 , wherein the steering actuator (2) further comprises a gear which is arranged between the motor (12) and the coupling element (13) and is adapted to transmit a torque of the motor (12) to the coupling element (13).

Power steering unit (1) according to one of Claims 1 until 3 , wherein a converter (14) is also arranged in the circuit (6) between the voltage source (4) and the steering actuator (2).

Power steering unit (1) after claim 4 , wherein the at least one switching element (5) is arranged between the voltage source (4) and the converter (14) and/or between the converter (14) and the steering actuator (2).

Power steering unit (1) according to one of Claims 1 until 5 , wherein the at least one switching element (5) is a high-impedance isolating element.

Power steering unit (1) according to one of Claims 1 until 6 , wherein the at least one switching element (5) is a physical switch or an electronic circuit.

Steering device (8) for a vehicle, having: a mechanical steering unit (9), comprising: a steering device (10), and a steering column (11), which is coupled to the steering device (10) in a torque-transmitting manner and is set up to transmit a steering movement , And a power steering unit (1) according to one of Claims 1 until 7 , wherein the steering actuator (2) is coupled to the steering column (11) in a torque-transmitting manner.

Steering device (8) after claim 8 , wherein the steering device (8) has a manual operating mode and an automated operating mode, wherein in the manual operating mode a steering movement is transmitted via the steering device (10) to the steering column (11) and the electric circuit (6) between the voltage source (4) and the steering actuator (2) of the power steering unit (1) is interrupted, and wherein in the automated operating mode a steering movement is the steering actuator (2) is transmitted to the steering column (11) and the electric circuit (6) between the voltage source (4) and the steering actuator (2) of the power steering unit (1) is closed.

Vehicle, comprising: a steering device (8). claim 8 or 9 , a vehicle control unit, and a vehicle battery, wherein the control unit (3) of the power steering unit (1) is coupled to the vehicle control unit and is set up to receive, process and based on digital and/or analog signals from the vehicle control unit, in particular in real time to control the steering actuator (2).