DE102021203923A1 - Wheel actuator, wheel actuator system and steering system for a motor vehicle - Google Patents

Wheel actuator, wheel actuator system and steering system for a motor vehicle Download PDF

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Thomas Knopp
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für eine Lenkungsmechanik (10) eines Steer-by-wire-Lenksystems umfassend:- eine Zahnstange (13), die ausgebildet ist, um eine Lenkbewegung auf gelenkte Räder (14) zu übertragen;- einen Lenkstellantrieb (15) mit einer Motorsteuerung (17) und einem damit gesteuerten Lenkstellmotor (18);- ein Getriebeteil (19), das ausgebildet ist, um eine Abtriebswelle (18b) des Lenkstellmotors (18) mit der Zahnstange (13) so zu koppeln, dass eine Drehung der Abtriebswelle (18b) in eine translatorische Bewegung der Zahnstange (13) umgesetzt wird,- ein Getriebegehäuse (11) zur Aufnahme des Getriebeteils (19);- einen Gehäusedeckel (21) zum Verschließen einer Aufnahmeöffnung (11b) in dem Getriebegehäuse (11);- einen Lenkstellungssensor (22), der ausgebildet ist, eine Stellung des Getriebeteils (19) zu erfassen, und der an oder in dem Gehäusedeckel (21) angeordnet ist.The invention relates to an arrangement for a steering mechanism (10) of a steer-by-wire steering system, comprising: - a rack (13) which is designed to transmit a steering movement to steered wheels (14); - a steering actuator (15) with a motor controller (17) and a steering servomotor (18) controlled therewith; - a gear part (19) which is designed to couple an output shaft (18b) of the steering servomotor (18) to the toothed rack (13) in such a way that a rotation of the output shaft (18b) is converted into a translational movement of the toothed rack (13), - a gear housing (11) for receiving the gear part (19); - a housing cover (21) for closing a receiving opening (11b) in the gear housing (11) - a steering position sensor (22) which is designed to detect a position of the transmission part (19) and which is arranged on or in the housing cover (21).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge, insbesondere Steer-by-Wire-Lenksysteme, und weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Anordnungen für eine Lenkungsmechanik in einem solchen Lenksystem.The invention relates to motor vehicles, in particular steer-by-wire steering systems, and the present invention also relates to arrangements for a steering mechanism in such a steering system.

Technischer HintergrundTechnical background

In Steer-by-Wire-Lenksystemen besteht in der Regel keine mechanische Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe bzw. einem Lenkrad und einer Lenkungsmechanik, die zur Lenkverstellung der Räder erforderlich ist. Dabei wird eine Lenkbewegung, die ein Fahrer auf die Lenkhandhabe ausübt, sensorisch erfasst und eine entsprechende Angabe an eine Lenkungssteuereinheit der Lenkungsmechanik übertragen. Entsprechend wird ein Lenkstellantrieb der Lenkungsmechanik angesteuert, um eine Lenkbewegung zu bewirken. Dazu wird z. B. ein Lenkwinkel der Lenkhandhabe in eine Bewegung des Lenkstellantriebs umgesetzt, um diesen über die Lenkungsmechanik in eine Lenkstellung der Räder zu übertragen.In steer-by-wire steering systems, there is usually no mechanical connection between a steering handle or a steering wheel and a steering mechanism that is required for steering adjustment of the wheels. A steering movement that a driver exerts on the steering handle is detected by sensors and a corresponding indication is transmitted to a steering control unit of the steering mechanism. A steering actuator of the steering mechanism is controlled accordingly in order to bring about a steering movement. For this z. B. a steering angle of the steering handle is converted into a movement of the steering actuator in order to transmit it via the steering mechanism into a steering position of the wheels.

Für den Übergang von derzeitigen elektromechanischen Lenksystemen mit starrer mechanischer Kopplung zwischen der Lenkhandhabe und der Lenkungsmechanik zu Steer-by-Wire-Lenksystemen ist es wahrscheinlich, dass eine Lenkzwischenwelle verbaut sein muss, die im Fehlerfall eine mechanische Verbindung zwischen der Lenkhandhabe und der Lenkungsmechanik herstellt. Dies reduziert die Freiheitsgrade bei der Positionierung und Ausgestaltung des Lenkstellantriebs und eines Getriebeteils des Lenkgetriebes, der einen Anschluss für die Lenkzwischenwelle aufweist, in der Lenkungsmechanik.For the transition from current electromechanical steering systems with rigid mechanical coupling between the steering handle and the steering mechanism to steer-by-wire steering systems, it is likely that an intermediate steering shaft must be installed, which creates a mechanical connection between the steering handle and the steering mechanism in the event of a fault. This reduces the degrees of freedom in the positioning and configuration of the steering actuator and a gear part of the steering gear, which has a connection for the intermediate steering shaft, in the steering mechanism.

Während zudem elektromechanische Lenksysteme mit aufwendigen Drehmomentensensoren versehen sind, sind Lenkstellantriebe in der Lenkungsmechanik mit Positionssensoren versehen, die die Lage der Lenkstange bzw. die Stellung des Lenkstellantriebs detektieren kann.In addition, while electromechanical steering systems are equipped with complex torque sensors, steering actuators in the steering mechanism are equipped with position sensors that can detect the position of the steering rod or the position of the steering actuator.

Beim Übergang von einem elektromechanischen Lenksystem zu einem Steer-By-Wire-Lenksystem ist es daher sinnvoll, konstruktiv möglichst wenig zu ändern, um bei den langjährig weiterentwickelten und bewährten elektromechanischen Lenksystemen gewonnenen Kenntnisse über den konstruktiven Aufbau der Komponenten und den gesamten Aufbau weiter zu nutzen.When changing from an electromechanical steering system to a steer-by-wire steering system, it makes sense to change the design as little as possible in order to continue to use the knowledge gained about the structural design of the components and the overall structure of the electromechanical steering systems that have been developed and proven over many years .

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Aufbau einer Lenkungsmechanik für ein Steer-by-Wire-Lenksystem zur Verfügung stellen, die weitestgehend den bewährten Aufbau von bisherigen elektromechanischen Lenksystemen nutzen kann.It is the object of the present invention to provide an improved design of a steering mechanism for a steer-by-wire steering system which can largely use the proven design of previous electromechanical steering systems.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Diese Aufgabe wird durch die Anordnung für eine Lenkungsmechanik gemäß Anspruch 1 sowie durch das Steer-by-Wire-Lenksystem gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.This object is achieved by the arrangement for a steering mechanism according to claim 1 and by the steer-by-wire steering system according to the independent claim.

Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further developments are specified in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Anordnung für eine Lenkungsmechanik eines Steer-by-wire-Lenksystems vorgesehen, umfassend:

  • - eine Zahnstange, die ausgebildet ist, um eine Lenkbewegung auf gelenkte Räder zu übertragen;
  • - einen Lenkstellantrieb mit einer Motorsteuerung und einem damit gesteuerten Lenkstellmotor;
  • - ein Getriebeteil, das ausgebildet ist, um eine Abtriebswelle des Lenkstellmotors mit der Zahnstange so zu koppeln, dass eine Drehung der Abtriebswelle in eine translatorische Bewegung der Zahnstange umgesetzt wird,
  • - ein Getriebegehäuse zur Aufnahme des Getriebeteils;
  • - einen Gehäusedeckel zum Verschließen einer Aufnahmeöffnung in dem Getriebegehäuse;
  • - einen Lenkstellungssensor, der ausgebildet ist, eine Stellung, insbesondere eine Drehstellung oder eine Drehposition, des Getriebeteils zu erfassen, und der an oder in dem Gehäusedeckel angeordnet ist.
According to a first aspect, an arrangement for a steering mechanism of a steer-by-wire steering system is provided, comprising:
  • - A rack, which is designed to transmit a steering movement to steered wheels;
  • - A steering actuator with a motor controller and a steering servomotor controlled therewith;
  • - a gear part that is designed to couple an output shaft of the steering servomotor to the rack in such a way that a rotation of the output shaft is converted into a translational movement of the rack,
  • - A gear housing for receiving the gear part;
  • - A housing cover for closing a receiving opening in the transmission housing;
  • - A steering position sensor which is designed to detect a position, in particular a rotary position or a rotary position, of the transmission part, and which is arranged on or in the housing cover.

Die obige Anordnung ermöglicht in einfacher Weise die Umstellung von einem elektromechanischen Lenksystem zu einem Steer-by-Wire-Lenksystem, indem ein herkömmliches Getriebeteil in einem entsprechenden Gehäuse aufgenommen wird, das mit einem Gehäusedeckel ausgebildet ist, an dem ein Lenkstellungssensor angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Getriebeteil als vormontierte Baugruppe in einem Arbeitsschritt in die Lenkungsmechanik eingefügt werden. Ist der Gehäusedeckel des Getriebegehäuses ausgebildet, kann durch Versehen des Gehäusedeckels mit dem Lenkstellungssensor zum einen ein gleichzeitiges Verschließen des Gehäuses mit einer Anordnung des Lenkstellungssensors mit einem vorgegebenen Positionsbezug zu dem Getriebeteil hergestellt werden.The above arrangement makes it easy to change over from an electromechanical steering system to a steer-by-wire steering system by accommodating a conventional gear part in a corresponding housing which is formed with a housing cover on which a steering position sensor is arranged. In this way, the gear part can be inserted into the steering mechanism as a preassembled assembly in one work step. Once the housing cover of the transmission housing is formed, providing the housing cover with the steering position sensor can simultaneously close the housing with an arrangement of the steering position sensor with a predetermined positional reference to the transmission part.

Durch das Vorsehen des Lenkstellungssensors an dem Gehäuse z. B. an einem dem Anschluss für die Lenkzwischenwelle gegenüberliegenden Ende des Getriebeteils können verschiedene Sensorprinzipien und Sensortypen zum Einsatz kommen, als dies bei einer Anordnung im Bereich des Anschlusses für die Lenkzwischenwelle der Fall ist. Insbesondere kann der Lenkstellungssensor ein absolutes Lenkersignal ausgeben, sodass kein Abgleich über einen Kalibriervorgang notwendig ist.By providing the steering position sensor on the housing z. B. at an end of the transmission part opposite the connection for the intermediate steering shaft, different sensor principles and sensor types can be used than is the case with an arrangement in the area of the connection for the intermediate steering shaft. In particular, the steering position sensor can output an absolute handlebar signal, so that no adjustment via a calibration process is necessary.

Weiterhin kann der Lenkstellungssensor bei Aufsetzen des Gehäusedeckels auf die Aufnahmeöffnung stirnseitig einer Getriebewelle des Getriebeteils angeordnet sein.Furthermore, the steering position sensor can be arranged on the front side of a transmission shaft of the transmission part when the housing cover is placed on the receiving opening.

Es kann vorgesehen sein, dass der Lenkstellungssensor ein magnetisches, optisches oder ein anderes berührungsloses Sensorprinzip aufweist.Provision can be made for the steering position sensor to have a magnetic, optical or other non-contact sensor principle.

Die Motorsteuerung kann an einer der Abtriebswelle abgewandten Stirnseite des Lenkstellmotors angeordnet sein, wobei eine Leitungsverbindung zwischen dem Lenkstellungssensor und der Motorsteuerung als externe Kabelverbindung ausgeführt ist.The motor controller can be arranged on an end face of the steering servomotor facing away from the output shaft, with a line connection between the steering position sensor and the motor controller being designed as an external cable connection.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Motorsteuerung an einer Stirnseite der Abtriebswelle des Lenkstellmotors oder seitlich des Lenkstellmotors angeordnet sein, wobei eine Leitungsverbindung zwischen dem Lenkstellungssensor und der Motorsteuerung als in den Gehäusedeckel integrierte Kabelverbindung ausgeführt ist.According to one embodiment, the motor controller can be arranged on an end face of the output shaft of the steering servomotor or on the side of the steering servomotor, with a line connection between the steering position sensor and the motor controller being designed as a cable connection integrated into the housing cover.

Weiterhin kann die Motorsteuerung und/oder der Lenkstellmotor in dem Getriebegehäuse integriert sein.Furthermore, the engine control and/or the steering servomotor can be integrated in the transmission housing.

Gemäß einer Ausführungsform kann eine Getriebewelle des Getriebeteils einen Anschluss für eine Lenkzwischenwelle aufweisen, der in dem Getriebegehäuse aufgenommen ist, oder durch eine Halteöffnung in dem Getriebegehäuse nach außen geführt ist.According to one embodiment, a transmission shaft of the transmission part can have a connection for an intermediate steering shaft, which is accommodated in the transmission housing or is guided to the outside through a retaining opening in the transmission housing.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Steer-by-wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit der obigen Anordnung vorgesehen.According to a further aspect, a steer-by-wire steering system for a motor vehicle with the above arrangement is provided.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems mit einem Lenkrad und einer Lenkungsmechanik;
  • 2 eine detailliertere Darstellung der Lenkungsmechanik mit einem Getriebeteil und einem Lenkstellantrieb gemäß einer Ausführungsform;
  • 3 eine detailliertere Darstellung der Lenkungsmechanik mit einem Getriebeteil und einem Lenkstellantrieb gemäß einer Ausführungsform;
  • 4 eine detailliertere Darstellung der Lenkungsmechanik mit einem Getriebeteil und einem Lenkstellantrieb gemäß einer Ausführungsform;
  • 5 eine detailliertere Darstellung der Lenkungsmechanik mit einem Getriebeteil und einem Lenkstellantrieb gemäß einer Ausführungsform; und
  • 6 eine detailliertere Darstellung der Lenkungsmechanik mit einem Getriebeteil und einem Lenkstellantrieb gemäß einer Ausführungsform.
Embodiments are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of a steer-by-wire steering system with a steering wheel and a steering mechanism;
  • 2 a more detailed representation of the steering mechanism with a transmission part and a steering actuator according to one embodiment;
  • 3 a more detailed representation of the steering mechanism with a transmission part and a steering actuator according to one embodiment;
  • 4 a more detailed representation of the steering mechanism with a transmission part and a steering actuator according to one embodiment;
  • 5 a more detailed representation of the steering mechanism with a transmission part and a steering actuator according to one embodiment; and
  • 6 a more detailed representation of the steering mechanism with a transmission part and a steering actuator according to one embodiment.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Steer-by-Wire-Lenksystems 1 mit einer als Lenkrad 2 ausgebildeten Lenkhandhabe. Das Lenkrad 2 ist über die Lenkradwelle 3 mit einem Rückkopplungsaktuator 4 gekoppelt, um eine haptische Rückkopplung auf das Lenkrad 2 auszuüben. Ferner ist eine Lenkradsensor 5 vorgesehen, um einen Lenkradwinkel zu detektieren. 1 shows a schematic representation of a steer-by-wire steering system 1 with a steering handle designed as a steering wheel 2 . The steering wheel 2 is coupled to a feedback actuator 4 via the steering wheel shaft 3 in order to exert haptic feedback on the steering wheel 2 . A steering wheel sensor 5 is also provided in order to detect a steering wheel angle.

Es ist eine Lenkradsteuereinheit 6 vorgesehen, um den Rückkopplungsaktuator 4 z. B. zum Bereitstellen eines haptischen Feedbacks in Form eines Lenkradgegenmoments, das einem von einem Fahrer aufgebrachten Handlenkmoment entgegenwirkt, anzusteuern.A steering wheel control unit 6 is provided to control the feedback actuator 4 e.g. B. to provide a haptic feedback in the form of a steering wheel counter-torque, which counteracts a manual steering torque applied by a driver.

Weiterhin ist das Lenkrad 2 mit einem Lenkradsensor 5 versehen, um eine Lenkradstellung des Lenkrads 2 zu erfassen. Die Position des Lenkrads 2 wird an eine Lenksteuereinheit 16 der Lenkungsmechanik 10 übermittelt und dort entsprechend der Lenkradstellung des Lenkrads 2 ein Lenkstellantrieb 15 entsprechend angesteuert.Furthermore, the steering wheel 2 is provided with a steering wheel sensor 5 in order to detect a steering wheel position of the steering wheel 2 . The position of the steering wheel 2 is transmitted to a steering control unit 16 of the steering mechanism 10 and a steering actuator 15 is actuated there according to the steering wheel position of the steering wheel 2 .

Die Lenkungsmechanik 10 umfasst eine translatorisch beweglich geführte Zahnstange 13, die mit gelenkten Rädern 14 des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, und ein Lenkungsgetriebe 12, das die Zahnstange 13 mit dem Lenkstellantrieb 15 mechanisch koppelt, sodass die Zahnstange 13 translatorisch beweglich ist, wenn der Lenkstellantrieb 15 angesteuert wird.The steering mechanism 10 comprises a translationally movable rack 13, which is coupled to steered wheels 14 of the motor vehicle, and a steering gear 12, which mechanically couples the rack 13 to the steering actuator 15, so that the rack 13 is translationally movable when the steering actuator 15 is activated becomes.

Weiterhin ist eine Lenkungsmechanik 10 vorgesehen, die in einem Getriebegehäuse 11 ein Lenkungsgetriebe 12 aufweist, um eine Lenkkraft auf die translatorisch beweglich geführte Zahnstange 13 auszuüben. Die Zahnstange 13 ist mit den gelenkten Rädern 14 mechanisch gekoppelt, sodass diese entsprechend der Position der Zahnstange 13 eine Radlenkstellung mit einem Radlenkwinkel einnehmen.Furthermore, a steering mechanism 10 is provided in a gear housing 11, a steering ung gear 12 has in order to exert a steering force on the translationally movable rack 13 guided. The rack 13 is mechanically coupled to the steered wheels 14 so that they adopt a wheel steering position with a wheel steering angle corresponding to the position of the rack 13 .

Das Lenkungsgetriebe 12 ist mit einem Lenkstellantrieb 15 gekoppelt, der über das Lenkungsgetriebe 12 auf die Zahnstange 13 wirkt, um diese bei Ansteuerung zu verstellen. Der Lenkstellantrieb 15 kann außerhalb oder in dem Getriebegehäuse 11 angeordnet sein.The steering gear 12 is coupled to a steering actuator 15 which acts on the steering rack 13 via the steering gear 12 in order to adjust it when it is actuated. The steering actuator 15 can be arranged outside or in the transmission housing 11 .

Die Ansteuerung des Lenkstellantriebs 15 erfolgt durch eine Lenkungssteuereinheit 16, die in Kommunikationsverbindung mit der Lenkradsteuereinheit 6 steht, um eine Lenkradstellung in eine entsprechende Ansteuerung für den Lenkstellantrieb 15 umzusetzen, sodass ein Radlenkwinkel eingestellt wird, der einer Lenkradstellung zugeordnet ist.The steering actuator 15 is controlled by a steering control unit 16, which is in communication with the steering wheel control unit 6 in order to convert a steering wheel position into a corresponding control for the steering actuator 15, so that a wheel steering angle that is associated with a steering wheel position is set.

Der Lenkstellantrieb 15 umfasst eine Motorsteuerung 17 und einen Lenkstellmotor 18. Der Lenkstellmotor 18 kann als ein elektronisch kommutierter Motor ausgebildet sein. Für eine präzise Ansteuerung des Lenkstellmotors 18 ist eine Erfassung einer Rotorstellung einer Abtriebswelle des Lenkstellmotors 18 oder einer Stellung eines damit gekoppelten Getriebeteils erforderlich, um eine Kommutierung des Lenkstellmotors 18 entsprechend einer daraus ermittelbaren elektrischen Rotorlage des Lenkstellmotors 18 vornehmen zu können. Auch kann der Radlenkwinkel aus der Stellung ermittelt werden.The steering actuator 15 includes a motor controller 17 and a steering servomotor 18. The steering servomotor 18 can be designed as an electronically commutated motor. Precise control of steering servomotor 18 requires a rotor position of an output shaft of steering servomotor 18 or a position of a transmission part coupled thereto to be detected in order to be able to commutate steering servomotor 18 in accordance with an electrical rotor position of steering servomotor 18 that can be determined therefrom. The wheel steering angle can also be determined from the position.

Die Motorsteuerung 17 und die Lenkungssteuereinheit 16 können auch in einer gemeinsamen Steuereinheit realisiert sein.The motor controller 17 and the steering control unit 16 can also be implemented in a common control unit.

In 2 ist die Lenkungsmechanik 10 detaillierter dargestellt. Die Zahnstange 13 bewegt sich translatorisch in einer Führung und ist über ein Getriebeteil 19 mit dem Lenkstellantrieb 15 gekoppelt. Das Getriebeteil 19 weist eine Getriebewelle 19a auf, an der ein mit der Zahnstange 13 koppelbares Ritzel 19b und ein dazu axial versetztes Schneckenrad 19c angeordnet ist.In 2 the steering mechanism 10 is shown in more detail. The toothed rack 13 moves translationally in a guide and is coupled to the steering actuator 15 via a transmission part 19 . The gear part 19 has a gear shaft 19a, on which a pinion 19b that can be coupled to the toothed rack 13 and a worm wheel 19c that is axially offset thereto are arranged.

Das Ritzel 19b greift in eine Zahnung der Zahnstange 13 ein, um bei Drehung der Getriebewelle 19a des Getriebeteils 19 die Zahnstange 13 translatorisch zu bewegen. Das Schneckenrad 19c ist mit einer Schnecke 18a an einer Abtriebswelle 18b des Lenkstellmotors 18 gekoppelt, sodass bei einer Drehung der Abtriebswelle 18b des Lenkstellmotors 18 das Schneckenrad 19c und das Ritzel 19b gedreht werden bzw. ein Moment auf Schneckenrad 19c und das Ritzel 19b ausgeübt wird.The pinion 19b engages in a toothing of the toothed rack 13 in order to move the toothed rack 13 in a translatory manner when the transmission shaft 19a of the transmission part 19 rotates. The worm wheel 19c is coupled to a worm 18a on an output shaft 18b of the steering servomotor 18, so that when the output shaft 18b of the steering servomotor 18 rotates, the worm wheel 19c and the pinion 19b are rotated or a torque is exerted on the worm wheel 19c and the pinion 19b.

Das Getriebeteil 19 ist in dem Getriebegehäuse 11 mit der Zahnstange 13 und der Abtriebswelle 18b des Lenkstellmotors 18 angeordnet. Das Getriebegehäuse 11 weist eine Halteöffnung 11a auf, durch die die Getriebewelle 19a mit einem Ende, das mit einem Anschluss 19d für eine Lenkzwischenwelle versehen ist, hindurchragt. Die Halteöffnung 11a kann mit einem Dichtungsring 20 versehen sein.The gear part 19 is arranged in the gear housing 11 with the toothed rack 13 and the output shaft 18b of the steering servomotor 18 . The transmission housing 11 has a holding opening 11a, through which the transmission shaft 19a protrudes with one end, which is provided with a connection 19d for an intermediate steering shaft. The holding hole 11a may be provided with a sealing ring 20. As shown in FIG.

Weiterhin weist das Getriebegehäuse 11 eine Aufnahmeöffnung 11b auf, durch die während der Montage das Getriebeteil 11 so eingesetzt werden kann, dass das Ritzel 19b in Eingriff mit der Zahnstange 13 und das Schneckenrad 19c in Eingriff mit der Schnecke 18a gelangt. Nach dem Einsetzen des Getriebeteils 19 kann die Aufnahmeöffnung 11b des Gehäuses mit einem Gehäusedeckel 21 in geeigneter Weise, z. B. durch Verschrauben, Verklemmen, Verrasten usw., verschlossen werden.Furthermore, the gear housing 11 has a receiving opening 11b through which the gear part 11 can be inserted during assembly such that the pinion 19b engages with the toothed rack 13 and the worm wheel 19c engages with the worm 18a. After inserting the gear part 19, the receiving opening 11b of the housing with a housing cover 21 in a suitable manner, for. B. by screwing, jamming, locking, etc., are closed.

Der Gehäusedeckel 21 ist mit einem Lenkstellungssensor 22 versehen, der bei Aufsetzen des Gehäusedeckels 21 auf die Aufnahmeöffnung 11b den Lenkstellungssensor 22 stirnseitig der Getriebewelle 19a anordnet.The housing cover 21 is provided with a steering position sensor 22, which arranges the steering position sensor 22 on the end face of the transmission shaft 19a when the housing cover 21 is placed on the receiving opening 11b.

Der Lenkstellungssensor 22 kann als ein magnetfeldbasierter Sensor (Hall-Sensor, GMR-Sensor usw.) oder ein optischer Sensor ausgebildet sein. Insbesondere kann der Lenkstellungssensor 22 ausgebildet sein, um eine absolute Winkellage der Getriebewelle 19a zu detektieren, die einer Position der Zahnstange 13 bzw. einer Lenkstellung der gelenkten Räder 14 entspricht. Der Lenkstellungssensor 22 kann mit einer Einrichtung an dem zugewandten Ende der Getriebewelle wechselwirken, wie z. B. dort angebrachten Permanentmagneten oder Lochscheiben oder dergleichen.The steering position sensor 22 can be designed as a magnetic field-based sensor (Hall sensor, GMR sensor, etc.) or an optical sensor. In particular, the steering position sensor 22 can be designed to detect an absolute angular position of the transmission shaft 19a, which corresponds to a position of the rack 13 or a steering position of the steered wheels 14. The steering position sensor 22 can interact with a device on the facing end of the transmission shaft, such as. B. there attached permanent magnets or perforated discs or the like.

Der Lenkstellmotor 18 kann mit der Motorsteuerung 17 versehen sein, die unmittelbar an dem Lenkstellantrieb angeordnet ist. Zur Steuerung der Lenkungsmechanik 10 ist es notwendig, dass die Motorsteuerung 17 die Lenkstellung bzw. die Drehposition des Getriebeteils 19 von dem Lenkstellungssensor empfängt, um den Lenkstellmotor 18 anzusteuern.The steering servomotor 18 can be provided with the motor controller 17, which is arranged directly on the steering servomotor. In order to control the steering mechanism 10 it is necessary for the motor control 17 to receive the steering position or the rotational position of the gear part 19 from the steering position sensor in order to activate the steering servomotor 18 .

Wie in 2 dargestellt, kann die Motorsteuerung 17 an einer der Abtriebswelle 18b des Lenkstellmotors 18 abgewandten Stirnseite angeordnet sein. Der Lenkstellungssensor kann dann über eine externe Leitungsverbindung 23 mit der Motorsteuerung 17 verbunden sein. Dazu kann der Gehäusedeckel 21 mit einem Kontaktierungselement 22a versehen sein, insbesondere einer Kontaktbuchse, um eine um das Getriebegehäuse 11 geführte Kabelverbindung als die Leitungsverbindung 23 zur Signalverbindung mit der Motorsteuerung 17 anschließen zu können.As in 2 shown, the motor controller 17 can be arranged on a front side facing away from the output shaft 18b of the steering servomotor 18 . The steering position sensor can then be connected to the motor controller 17 via an external line connection 23 . For this purpose, the housing cover 21 can be provided with a contacting element 22a, in particular a contact socket, in order to have a cable connection routed around the transmission housing 11 as the line connection tion 23 to be able to connect the signal connection to the motor controller 17.

In einer alternativen Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, kann die Motorsteuerung 17 die Abtriebswelle 18b umgeben und an der entsprechenden Stirnseite des Lenkstellmotors 18 angeordnet sein, um Strecke zwischen der Motorsteuerung 17 und dem Lenkstellungssensor 22 möglichst zu verkürzen.In an alternative embodiment, which is 3 is shown, the motor controller 17 can surround the output shaft 18b and be arranged on the corresponding end face of the steering servomotor 18 in order to shorten the distance between the motor controller 17 and the steering position sensor 22 as much as possible.

Insbesondere kann die Leitungsverbindung 23 als integrierte Kabelverbindung 23a in den Gehäusedeckel 21 integriert sein, sodass beim Aufsetzen des Gehäusedeckels 21 auf das Getriebegehäuse 11 sowohl der Lenkstellungssensor 22 korrekt positioniert wird und gleichzeitig die elektrische Leitungsverbindung 23 mit der Motorsteuerung 17 erreicht wird.In particular, the line connection 23 can be integrated into the housing cover 21 as an integrated cable connection 23a, so that when the housing cover 21 is placed on the transmission housing 11, the steering position sensor 22 is positioned correctly and at the same time the electrical line connection 23 with the motor control 17 is achieved.

In der Ausführungsform der 4 ist die Motorsteuerung 17 seitlich an den Lenkstellmotor 18, d. h. seitlich versetzt zur Wellenachse der Abtriebswelle 18b des Lenkstellmotors 18 angeordnet, sodass der Gehäusedeckel 21 direkt an der Motorsteuerung 17 angrenzt und eine elektrische Leitungsverbindung 23 zwischen Lenkstellungssensor 22 und der Motorsteuerung 17 in einfacher Weise, d.h. ohne Leitungsführung in bzw. an dem Getriebegehäuse 11 herstellbar ist bzw. in den Gehäusedeckel 21 als integrierte Kabelverbindung 23a integriert werden kann.In the embodiment of 4 motor controller 17 is arranged laterally on steering servomotor 18, i.e. laterally offset from the shaft axis of output shaft 18b of steering servomotor 18, so that housing cover 21 is directly adjacent to motor controller 17 and an electrical line connection 23 between steering position sensor 22 and motor controller 17 can be established in a simple manner, i.e can be produced without cable routing in or on the transmission housing 11 or can be integrated into the housing cover 21 as an integrated cable connection 23a.

Wie in 5 dargestellt, kann der Anschluss 19d für die Lenkzwischenwelle vollständig im Inneren des Getriebegehäuses 11 vorgesehen sein, sodass sich ein Herausführen des Anschlusses 19d für die Lenkzwischenwelle aus dem Getriebegehäuse 11 durch die Halteöffnung 11a und ein entsprechendes Vorsehen eines Dichtungsrings 20 erübrigt. Eine solche Ausführungsform kann nach erfolgreicher Erprobung des Steer-by-Wire-Lenksystems 1 zum Einsatz kommen, da die konstruktiven Änderungen bezüglich beispielsweise der Ausführungsform der 2 marginal sind und damit eine aufwandsreduzierte Umstellung von einem elektromechanischen Lenksystem zu einem Steer-by-Wire-Lenksystem 1 ohne bauliche Änderung des Getriebeteils 19 möglich ist.As in 5 shown, the connection 19d for the intermediate steering shaft can be provided completely inside the transmission housing 11, so that it is not necessary to lead the connection 19d for the intermediate steering shaft out of the transmission housing 11 through the retaining opening 11a and to provide a sealing ring 20 accordingly. Such an embodiment can be used after successful testing of the steer-by-wire steering system 1, since the structural changes with respect to, for example, the embodiment of 2 are marginal and thus a reduced effort conversion from an electromechanical steering system to a steer-by-wire steering system 1 without structural changes to the transmission part 19 is possible.

In 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Motorsteuerung 17 und der Lenkstellmotor 18 im Getriebegehäuse 11 integriert sind. Die Leitungsverbindung 23 erfolgt dabei extern, kann jedoch auch durch den Gehäusedeckel (nicht gezeigt) erfolgen. Die Fixierung des Lenkstellmotors 18 kann über geeignete Fügeverfahren, wie thermisches Einschrumpfen, Kleben, Rollieren und dergleichen erfolgen.In 6 a further embodiment is shown in which the motor controller 17 and the steering servomotor 18 are integrated in the gear housing 11 . The line connection 23 takes place externally, but can also take place through the housing cover (not shown). The steering servomotor 18 can be fixed using suitable joining methods, such as thermal shrinking, gluing, rolling and the like.

BezugszeichenlisteReference List

11
Steer-by-Wire-LenksystemsSteer-by-wire steering system
22
Lenkradsteering wheel
33
Lenkradwellesteering wheel shaft
44
Rückkopplungsaktuatorfeedback actuator
55
Lenkradsensorsteering wheel sensor
66
Lenkradsteuereinheitsteering wheel control unit
1010
Lenkungsmechaniksteering mechanics
1111
Getriebegehäusegear case
11a11a
Halteöffnungholding hole
11b11b
Aufnahmeöffnungintake opening
1212
Lenkungsgetriebesteering gear
1313
Zahnstangerack
1414
gelenkte Rädersteered wheels
1515
Lenkstellantriebsteering actuator
1616
Lenkungssteuerheitsteering control
1717
Motorsteuerungengine control
1818
Lenkstellmotorsteering servomotor
18a18a
Schnecke 18aSnail 18a
18b18b
Abtriebswelleoutput shaft
1919
Getriebeteilgear part
19a19a
Getriebewellegear shaft
19b19b
Ritzelpinion
19c19c
Schneckenradworm wheel
2020
Dichtungsringsealing ring
2121
Gehäusedeckelhousing cover
2222
Lenkstellungssensorsteering position sensor
2323
Leitungsverbindungline connection
23a23a
integrierte Kabelverbindungintegrated cable connection

Claims (8)

Anordnung für eine Lenkungsmechanik (10) eines Steer-by-wire-Lenksystems umfassend: - eine Zahnstange (13), die ausgebildet ist, um eine Lenkbewegung auf gelenkte Räder (14) zu übertragen; - einen Lenkstellantrieb (15) mit einer Motorsteuerung (17) und einem damit gesteuerten Lenkstellmotor (18); - ein Getriebeteil (19), das ausgebildet ist, um eine Abtriebswelle (18b) des Lenkstellmotors (18) mit der Zahnstange (13) so zu koppeln, dass eine Drehung der Abtriebswelle (18b) in eine translatorische Bewegung der Zahnstange (13) umgesetzt wird, - ein Getriebegehäuse (11) zur Aufnahme des Getriebeteils (19); - einen Gehäusedeckel (21) zum Verschließen einer Aufnahmeöffnung (11b) in dem Getriebegehäuse (11); - einen Lenkstellungssensor (22), der ausgebildet ist, eine Stellung des Getriebeteils (19) zu erfassen, und der an oder in dem Gehäusedeckel (21) angeordnet ist.Arrangement for a steering mechanism (10) of a steer-by-wire steering system comprising: - a toothed rack (13) which is designed to transmit a steering movement to steered wheels (14); - A steering actuator (15) with a motor controller (17) and a steering servomotor (18) controlled therewith; - a transmission part (19) which is designed to couple an output shaft (18b) of the steering servomotor (18) to the rack (13) in such a way that a rotation of the output shaft (18b) is converted into a translatory movement of the rack (13). - a gear housing (11) for receiving the gear part (19); - A housing cover (21) for closing a receiving opening (11b) in the gear housing (11); - A steering position sensor (22) which is designed to detect a position of the transmission part (19) and which is arranged on or in the housing cover (21). Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Lenkstellungssensor (22) bei Aufsetzen des Gehäusedeckels (21) auf die Aufnahmeöffnung (11b) stirnseitig einer Getriebewelle (19a) des Getriebeteils (19) angeordnet ist.arrangement according to claim 1 , wherein the steering position sensor (22) is arranged on the front side of a transmission shaft (19a) of the transmission part (19) when the housing cover (21) is placed on the receiving opening (11b). Anordnung nach Anspruch 2, wobei der Lenkstellungssensor (22) ein magnetisches oder optisches Sensorprinzip aufweist.arrangement according to claim 2 , wherein the steering position sensor (22) has a magnetic or optical sensor principle. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Motorsteuerung (17) an einer der Abtriebswelle abgewandten Stirnseite des Lenkstellmotors (18) angeordnet ist, wobei eine Leitungsverbindung (23, 23a) zwischen dem Lenkstellungssensor (22) und der Motorsteuerung (17) als externe Kabelverbindung ausgeführt ist.Arrangement according to one of Claims 1 until 3 , wherein the motor control (17) is arranged on an end face of the steering servomotor (18) facing away from the output shaft, a line connection (23, 23a) between the steering position sensor (22) and the motor control (17) being designed as an external cable connection. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Motorsteuerung (17) an einer Stirnseite der Abtriebswelle (18b) des Lenkstellmotors (18) oder seitlich des Lenkstellmotors (18) angeordnet ist, wobei eine Leitungsverbindung (23) zwischen dem Lenkstellungssensor (22) und der Motorsteuerung (17) als in den Gehäusedeckel (21) integrierte Kabelverbindung (23a) ausgeführt ist.Arrangement according to one of Claims 1 until 3 , wherein the motor controller (17) is arranged on an end face of the output shaft (18b) of the steering servomotor (18) or on the side of the steering servomotor (18), with a line connection (23) between the steering position sensor (22) and the motor controller (17) being in the housing cover (21) integrated cable connection (23a) is executed. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Motorsteuerung (17) und/oder der Lenkstellmotor (18) in dem Getriebegehäuse (11) integriert sind.Arrangement according to one of Claims 1 until 5 , wherein the engine control (17) and / or the steering servomotor (18) are integrated in the gear housing (11). Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Getriebewelle (19a) des Getriebeteils (19) einen Anschluss für eine Lenkzwischenwelle (19d) aufweist, der in dem Getriebegehäuse (11) aufgenommen ist, oder durch eine Halteöffnung (11a) in dem Getriebegehäuse (11) nach außen geführt ist.Arrangement according to one of Claims 1 until 6 , wherein a transmission shaft (19a) of the transmission part (19) has a connection for an intermediate steering shaft (19d), which is accommodated in the transmission housing (11) or is guided to the outside through a retaining opening (11a) in the transmission housing (11). Steer-by-wire-Lenksystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Steer-by-wire steering system (1) for a motor vehicle with an arrangement according to one of Claims 1 until 7 .
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