DE102021207827A1 - Steering device for a motor vehicle - Google Patents

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Andreas Bachmann
Lukas Engesser
Felix Terschluse
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Lenkrad (1), das mit einer Antriebseinrichtung (2) wirkverbunden ist, wobei die Antriebseinrichtung (2) einen Scheibenmotor umfasst oder aus einem Scheibenmotor (2) gebildet ist.The present invention relates to a steering device for a motor vehicle, comprising a steering wheel (1) which is operatively connected to a drive device (2), the drive device (2) comprising a disc motor or being formed from a disc motor (2).

Description

Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Lenkrad, das mit einer Antriebseinrichtung wirkverbunden ist.Steering device for a motor vehicle, comprising a steering wheel which is operatively connected to a drive device.

Aus dem Stand der Technik DE 10 2015 007 280 A1 ist ein solche Lenkeinrichtung vorbekannt, wobei die Antriebseinrichtung aus einer Schneckengetriebeanordnung gebildet ist. Diese haben den Nachteil, dass die Geräusch- und Schwingungseigenschaften von dem Kunden als unangenehm empfunden werden. Der schnell drehende Antrieb und das Untersetzungsgetriebe erzeugen systembedingte Geräusche. Diese Geräusche werden vom Kunden zunehmend beanstandet, weil die Kraftfahrzeuge - und vor allem Elektrofahrzeuge - immer leiser werden.State of the art DE 10 2015 007 280 A1 such a steering device is previously known, the drive device being formed from a worm gear arrangement. These have the disadvantage that the noise and vibration properties are perceived as unpleasant by the customer. The rapidly rotating drive and the reduction gear generate system-related noise. Customers are increasingly complaining about these noises because motor vehicles - and especially electric vehicles - are becoming ever quieter.

Zudem weisen derartige Antriebseinrichtungen einen relativ hohen Bauraumbedarf auf, beispielsweise durch die radiale Anordnung eines Elektromotors und einer ECU (Steuergerät, engl.: Electronic Control Unit) im Bereich der Armaturentafel. Für ein seitlich angeordneten Elektromotor steht meist nicht genügend Bauraum zur Verfügung. Dadurch ist es sehr aufwendig Kraftfahrzeuge im Rahmen der Modellpflege, die vor der Modellpflege mit anderen Systemen - zum Beispiel Rack EPS (Elektrisch unterstützte Lenkung mit Zahnstange, engl.: Electric Power Assisted Steering System) - durch Column Electric Power Steering (C-EPS) zu ersetzen.In addition, such drive devices require a relatively large amount of space, for example due to the radial arrangement of an electric motor and an ECU (electronic control unit) in the area of the dashboard. There is usually not enough installation space available for an electric motor arranged on the side. As a result, it is very time-consuming. Motor vehicles, as part of the model update, which, prior to the model update, are equipped with other systems - for example Rack EPS (Electric Power Assisted Steering System) - with Column Electric Power Steering (C-EPS) to replace.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe eine verbesserte Lenkeinrichtung vorzuschlagen, insbesondere eine Lenkeinrichtung vorzuschlagen die eine geringere Geräuschentwicklung und/oder Vibration aufweist und/oder einen geringeren Bauraum einnimmt.This is where the present invention comes in and sets itself the task of proposing an improved steering device, in particular proposing a steering device that generates less noise and/or vibration and/or takes up less installation space.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Lenkeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a steering device having the features of claim 1.

Es wird eine Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Lenkrad, vorgeschlagen, das mit einer Antriebseinrichtung wirkverbunden ist, wobei die Antriebseinrichtung einen Scheibenmotor umfasst oder aus einem Scheibenmotor gebildet ist. Ein Scheibenmotor kann alternativ auch als Scheibenläufermotor bezeichnet werden. Dadurch, dass die Antriebseinrichtung einen Scheibenmotor umfasst, können die oben skizzierten Probleme abgestellt, zumindest aber gemindert werden. Eine derartige Lenkreinrichtung weist eine geringe Neigung zu störenden Geräuschen und Schwingungen, sowie eine einfache Mechanik auf. A steering device for a motor vehicle is proposed, comprising a steering wheel which is operatively connected to a drive device, the drive device comprising a disc motor or being formed from a disc motor. Alternatively, a disc motor can also be referred to as a disc motor. Due to the fact that the drive device comprises a disc motor, the problems outlined above can be eliminated or at least reduced. Such a steering device has a low tendency to disturbing noises and vibrations, as well as a simple mechanism.

Zudem zeichnet sich eine derartige Lenkeinrichtung durch eine einfache Montage aus und weist einen geringeren Bauraum im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen auf.In addition, such a steering device is characterized by simple assembly and has a smaller installation space compared to the arrangements known from the prior art.

Ein Scheibenmotor weist eine sehr geringe Motordrehgeschwindigkeit auf, wodurch insbesondere keine oder zumindest wenig Running- oder Zipper-Noise (Lauf- oder Reißverschlußgeräusche) entsteht. Es findet keine mechanische Kraftübersetzung durch ein Getriebe statt, daher kein Verzahnungs- bzw. Getriebegeräusch. Ferner findet auch kein Umlenkspiel bzw. Getriebespiel statt, so dass auch keine oder zumindest wenig Rattle- oder Clunk-Noise (Klapper- oder Knackgeräusche) entstehen können.A disc motor has a very low motor rotational speed, which means that there is no or at least little running or zipper noise (running or zipper noise). There is no mechanical power transmission through a gear, therefore no toothing or gear noise. Furthermore, there is also no deflection play or gear play, so that no or at least little rattle or clunk noise (rattling or cracking noises) can occur.

Eine erfindungsgemäße Lenkeinrichtung weist zudem eine geringe Systemreibung und entsprechend ein niedriges Durchdrehmoment auf. Auch ist ein Scheibenmotor in der Regel verschleißfrei oder zumindest verschleißarm, so dass sich eine hohe Betriebsfestigkeit und Lebensdauer ergibt. Ferner weist die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung eine geringe Systemträgheit auf. Eine Montage der Lenkeinrichtung ist zudem einfach möglich, da die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung vergleichsweise wenig Komponenten aufweist.A steering device according to the invention also has low system friction and correspondingly low breakaway torque. A disc motor is also usually wear-free or at least low-wear, resulting in high operational stability and service life. Furthermore, the steering device according to the invention has a low system inertia. In addition, the steering device can be assembled easily, since the steering device according to the invention has comparatively few components.

Insbesondere durch die geringe Motordrehzahl (Drehgeschwindigkeit Lenkrad) werden Laufgeräusche des Motors vermieden. Getriebegeräusche werden ebenfalls vermieden, da kein Getriebe vorgesehen ist. Zudem nimmt ein Scheibenmotor vergleichsweise wenig Bauraum, bereits durch den Wegfall des Getriebes, ein, so dass auch die Lenkeinrichtung in ihrer Gesamtheit weniger Bauraum in Anspruch nimmt.The low engine speed (steering wheel rotation speed) in particular avoids engine running noise. Gear noise is also avoided since no gear is provided. In addition, a disc motor takes up comparatively little installation space, if only because there is no gearbox, so that the steering device as a whole also takes up less installation space.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.Further advantageous refinements of the proposed invention result in particular from the features of the dependent claims. The objects or features of the various claims can in principle be combined with one another as desired.

Bevorzugt weist der Scheibenmotor einen Stator auf, der eine elektrische Statorwicklung und Statorzähne umfasst, wobei der Stator parallel zu einem scheibenförmigen Rotor orientiert ist, wobei diese zueinander beabstandet sind.Preferably, the disk motor has a stator comprising an electrical stator winding and stator teeth, the stator being oriented parallel to a disk-shaped rotor, these being spaced apart from one another.

Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass der Scheibenmotor einen zweiten Stator aufweist, wobei dieser auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Stators bezogen auf den Rotor angeordnet ist.Provision can particularly preferably be made for the disc motor to have a second stator, which is arranged on the opposite side of the first stator in relation to the rotor.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Lenkrad mit dem Rotor des Scheibenmotors drehmomentenschlüssig gekoppelt ist. Dank einer derartigen Lösung kann eine Hilfskraft-Aktuator (Servoeinheit) für die Lenkunterstützung oder eine Handmomenten-Steller (Feedback-Aktuator oder auch Rückkopplungs-Aktuator genannt) einfach realisiert werden.In an advantageous embodiment of the invention it can be provided that the steering wheel is torque-lockingly coupled to the rotor of the disc motor. Thanks to such a solution, an auxiliary power actuator (servo unit) for the steering assistance or a hand torque adjuster (feedback actuator or also called feedback actuator) can be easily implemented.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Scheibenmotor hinter dem Lenkrad angebracht ist. Das Bauraumproblem kann beispielsweise durch die Anordnung hinter dem Lenkrad bzw. die Integration ins Lenkrad gelöst werden. Hier ist eine Momentenübertragung durch Lenkwelle vorgesehen.In an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the disc motor is mounted behind the steering wheel. The installation space problem can be solved, for example, by arranging it behind the steering wheel or by integrating it into the steering wheel. A torque transmission through the steering shaft is provided here.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, dass der Scheibenmotor in das Lenkrad integriert ist. In einer derartigen Ausführungsvariante ist der Stator als Lenkradnabe ausgebildet, die mit einer fahrzeugfesten Struktur, wie beispielsweise eine Lenksäule oder einen Fahrzeugquerträger, fest verbunden ist und der Rotor bildet den Lenkradkranz.In an advantageous development, it is provided that the disc motor is integrated into the steering wheel. In such an embodiment variant, the stator is designed as a steering wheel hub, which is firmly connected to a structure fixed to the vehicle, such as a steering column or a vehicle cross member, and the rotor forms the steering wheel rim.

Bevorzugt weist die Lenkeinrichtung einen Drehmomentensensor und/oder einen Drehwinkelsensor auf. Mittels des Drehmomentensensors kann das Drehmoment bestimmt werden, welches der Fahrer in das Lenkrad einträgt. Mittels des Drehwinkelsensors kann der Drehwinkel des Rotors bzw. des Lenkrades bestimmt werden. Hierfür eignen sich insbesondere Hall-Sensoren oder magnetische Sensoren, aber auch induktive oder optische Sensoren sind denkbar und möglich.The steering device preferably has a torque sensor and/or a rotation angle sensor. The torque that the driver applies to the steering wheel can be determined by means of the torque sensor. The angle of rotation of the rotor or of the steering wheel can be determined by means of the angle of rotation sensor. Hall sensors or magnetic sensors are particularly suitable for this, but inductive or optical sensors are also conceivable and possible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Rotor mit einer Lenkwelle drehmomentenschlüssig gekoppelt ist, wobei die Lenkwelle mit einem Lenkgetriebe gekoppelt ist, das mit den lenkbaren Rädern des Kraftfahrzeugs verbindbar ist.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the rotor is coupled to a steering shaft in a torque-locking manner, the steering shaft being coupled to a steering gear which can be connected to the steerable wheels of the motor vehicle.

Ein Lenkgetriebe weist ein Lenkritzel auf, das mit der Lenkwelle gekoppelt ist, wobei dieses Lenkritzel mit einer Zahnstange kämmt, so dass die rotatorische Bewegung der Lenkwelle in eine translatorische Bewegung überführt wird. Die Zahnstange ist bevorzugt über mit Kugelgelenken versehende Spurstangen mit den lenkbaren Rädern gekoppelt, um diese zu verschwenken.A steering gear has a steering pinion which is coupled to the steering shaft, this steering pinion meshing with a toothed rack so that the rotational movement of the steering shaft is converted into a translational movement. The rack is preferably coupled to the steerable wheels via tie rods provided with ball joints in order to swivel them.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Rotor und dem Lenkrad eine Zwischenwelle vorgesehen ist, die einen Teil der Lenkwelle bildet. Somit ist der Scheibenmotor bevorzugt zwischen dem Lenkrad und einem ersten Universalgelenk der Lenkwelle angeordnet. Der Scheibenmotor befindet sich dann an einer CEPS-Position (Elektrische Servolenkung vom Säulentyp, engl.: column type electric power steering system). Die Momentübertragung auf das Lenkgetriebe erfolgt durch Lenkwelle.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that an intermediate shaft is provided between the rotor and the steering wheel, which forms part of the steering shaft. Thus, the disk motor is preferably located between the steering wheel and a first universal joint of the steering shaft. The disc motor is then at a CEPS (column type electric power steering system) position. The torque is transmitted to the steering gear by the steering shaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Lenkwelle bevorzugt zwischen dem Lenkrad und dem Universalgelenk in einer Manteleinheit einer Lenksäule drehbar gelagert aufgenommen ist, die manuell oder elektrisch gegenüber einer Trageinheit in ihrer Position verstellbar ist, wobei die Trageinheit mit einer fahrzeugfesten Struktur wie der Karosserie oder einem Fahrzeugquerträger verbindbar ist.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the steering shaft is preferably rotatably mounted between the steering wheel and the universal joint in a jacket unit of a steering column, the position of which can be adjusted manually or electrically in relation to a support unit, the support unit being equipped with a vehicle-fixed structure such as the body or a vehicle cross member is connected.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Scheibenmotor als Hilfskraft-Aktuator ausgebildet ist. Ein Hilfskraft-Aktuator trägt ein Unterstützungsdrehmoment in die Lenkwelle ein, welches dem Fahrer bei seiner Lenkoperation unterstützt, damit nicht die volle Kraft für die Lenkoperation durch den Fahrer bereitgestellt werden muss.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the disc motor is designed as an auxiliary power actuator. A power-assist actuator enters a support torque into the steering shaft, which supports the driver in his steering operation, so that the full power for the steering operation does not have to be made available by the driver.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Scheibenmotor als Rückkopplungs-Aktuator ausgebildet ist. Der Rückkopplungs-Aktuator kann auch als Feedback-Aktuator oder Handmomentensteller bezeichnet werden. Aktuelle Konstruktionen mit Riemengetriebe benötigen einen relativ grossen Bauraum, der sich nur schwer verstauen lässt. Bei einer Lenkeinrichtung mit einem klassischen Elektromotor wird dieses durch ein Zahnriemengetriebe parallel zur Lenksäule angeordnet. Auch für diese Anordnung wird ein relativ großer Bauraum im Bereich der Armaturentafel benötigt. Das Einfahren bzw. Verstauen des Lenkrads wird dadurch erschwert. Bei Lenkeinrichtungen mit Rückkopplungs-Aktuator werden Geräusche noch unangenehmer auffallen, weil die selbstfahrenden Kraftfahrzeuge die neueste Technik einsetzen, wie beispielsweise Elektromotoren als Antriebsaggregat.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the disc motor is designed as a feedback actuator. The feedback actuator can also be referred to as a feedback actuator or manual torque adjuster. Current designs with belt drives require a relatively large amount of space, which is difficult to stow away. In a steering device with a classic electric motor, this is arranged parallel to the steering column by means of a toothed belt drive. A relatively large installation space in the area of the dashboard is also required for this arrangement. This makes it more difficult to retract or stow the steering wheel. In the case of steering devices with feedback actuators, noises will be even more unpleasant because the self-propelled motor vehicles use the latest technology, such as electric motors as the drive unit.

Dadurch, dass als Rückkopplungs-Aktuator ein Scheibenmotor verwendet wird, können die oben skizzierten Probleme abgestellt, zumindest aber gemindert werden. Eine derartige Lenkreinrichtung weist eine geringe Neigung zu störender Geräuschen und Schwingungen sowie eine einfache Mechanik auf. Zudem zeichnet sich eine derartige Lenkeinrichtung durch eine einfache Montage aus.Because a disc motor is used as the feedback actuator, the problems outlined above can be eliminated or at least reduced. Such a steering device has a low tendency to disturbing noises and vibrations and simple mechanics. In addition, such a steering device is characterized by simple assembly.

Ein Scheibenmotor weist eine sehr geringe Motordrehgeschwindigkeit auf, wodurch insbesondere kein oder zumindest wenig Running- oder Zipper-Noise (Lauf- oder Reißverschlußgeräusche) entsteht. Es findet keine mechanische Kraftübersetzung durch ein Getriebe statt, daher kein Verzahnungs- bzw. Getriebegeräusch. Ferner findet auch kein Umlenkspiel bzw. Getriebespiel statt, so dass auch keine oder zumindest wenig Rattle- oder Clunk-Noise (Klapper- oder Knackgeräusche) entstehen können. Eine erfindungsgemäße Lenkeinrichtung weist zudem eine geringe Systemreibung und entsprechend ein niedriges Durchdrehmoment auf. Auch ist ein Scheibenmotor in der Regel verschleißfrei, so dass sich eine hohe Betriebsfestigkeit ergibt. Ferner weist die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung eine geringe Systemträgheit auf. Eine Montage der Lenkeinrichtung ist zudem einfach möglich, da die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung vergleichsweise wenig Komponenten aufweist.A disc motor has a very low motor rotational speed, which means that there is little or no running or zipper noise. There is no mechanical power transmission through a gear, therefore no toothing or gear noise. Furthermore, there is also no deflection play or gear play, so that there is no or at least little rattle or clunk Noise (rattling or cracking noises) can occur. A steering device according to the invention also has low system friction and correspondingly low breakaway torque. A disc motor is also usually wear-free, resulting in high operational durability. Furthermore, the steering device according to the invention has a low system inertia. In addition, the steering device can be assembled easily, since the steering device according to the invention has comparatively few components.

Ein Scheibenmotor weist per se eine geringe Geräuschentwicklung auf, da er über kein Getriebe verfügt. Zudem wird hierdurch auch bereits Bauraum eingespart. Auch weist der Scheibenmotor als solches bereits einen geringen Bauraum auf. Alle Rückkopplungs-Aktuatoren können mit dem gleichen getriebelosen Scheibenmotor gebaut werden, da die Drehmomente unabhängig von der Fahrzeuggröße sind, sondern durch den Menschen definiert und begrenzt sind. Hierdurch ergibt sich ferner ein Vorteil im Hinblick auf eine industrielle Fertigung.A disc motor per se has a low noise level because it has no gear. In addition, this already saves installation space. The disc motor as such also has a small installation space. All feedback actuators can be built with the same gearless disc motor as the torques are independent of vehicle size but are defined and limited by humans. This also results in an advantage with regard to industrial production.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

  • 1 eine erfindungsgemäße Lenkeinrichtung mit einem Scheibenmotor als Antriebseinrichtung in einer schematischen Darstellung;
  • 2 eine erfindungsgemäße Lenkeinrichtung mit einem Scheibenmotor als Antriebseinrichtung in einer schematischen Darstellung;
  • 3 eine erfindungsgemäße Lenkeinrichtung mit einem Scheibenmotor als FBA in einer schematischen Darstellung;
  • 4 eine erfindungsgemäße Lenkeinrichtung mit einem Scheibenmotor als FBA in einer schematischen Darstellung;
  • 5 ein Scheibenmotor der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung.
Further features and advantages of the present invention become clear from the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the attached figures. show in it
  • 1 a steering device according to the invention with a disc motor as a drive device in a schematic representation;
  • 2 a steering device according to the invention with a disc motor as a drive device in a schematic representation;
  • 3 a steering device according to the invention with a disc motor as FBA in a schematic representation;
  • 4 a steering device according to the invention with a disc motor as FBA in a schematic representation;
  • 5 a disc motor of the steering device according to the invention.

Die hier verwendete Terminologie dient nur zum Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen enthalten, sofern der Kontext dies nicht anderweitig klar erkennen lässt. Es wird zudem klar sein, dass die Ausdrücke „weist auf“ und/oder „aufweisend“, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein der genannten Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bauteile spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder den Zusatz von einem/einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen derselben ausschließen. Wie hierin verwendet, enthält der Ausdruck „und/oder“ jedes beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten, aufgelisteten Elemente.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the disclosure. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. It will also be understood that the terms "comprises" and/or "comprising" when used in this specification specify the presence, but not the presence, of the recited features, integers, steps, operations, elements, and/or components or exclude the addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components and/or groups thereof. As used herein, the term "and/or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.

Zunächst wird auf 1 Bezug genommen.First up 1 referenced.

Eine Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfasst im Wesentlichen ein Lenkrad 1, eine Antriebseinrichtung 2 eine Lenkwelle 4 (engl.: I-Shaft) und ein Lenkgetriebe 5. Die Lenkwelle weist ein Universalgelenk 44 auf.A steering device for a motor vehicle essentially comprises a steering wheel 1, a drive device 2, a steering shaft 4 (I-Shaft) and a steering gear 5. The steering shaft has a universal joint 44.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung 2 einen Scheibenmotor umfasst bzw. aus dem Scheibenmotor gebildet wird. Dieser kann wie in der 5 dargestellt, ausgebildet sein. Der Scheibenmotor kann alternativ auch als Scheibenläufermotor bezeichnet werden.According to the invention, it is provided that the drive device 2 comprises a disk motor or is formed from the disk motor. This can be like in the 5 shown, be trained. Alternatively, the disc motor can also be referred to as a disc motor.

Die Lenkbewegung wird durch das Lenkrad 1 eingebracht und der jeweilige Lenkwinkel durch einen (nicht dargestellten) Lenkwinkelsensor erfasst. Der Lenkwinkelsensor ist mit einem (nicht dargestellten) Steuergerät (ECU) verbunden. Das Steuergerät wiederum ist mit dem Scheibenmotor verbunden und steuert diesen in geeigneter Weise an, beispielsweise durch eine Pulsweitenmodulation.The steering movement is introduced by the steering wheel 1 and the respective steering angle is detected by a steering angle sensor (not shown). The steering angle sensor is connected to a control unit (ECU) (not shown). The control unit, in turn, is connected to the disk motor and controls it in a suitable manner, for example using pulse width modulation.

Der Scheibenmotor wiederum ist über die Lenkwelle 4 und das Universalgelenk 44 mit dem Lenkgetriebe 5 verbunden und setzt die Drehbewegung des Scheibenmotors in eine lineare (translatorische) Bewegung um, mit welcher letztendlich der Radwinkel der lenkbaren Räder 100 eingestellt wird. Das Lenkgetriebe 5 weist dazu ein Lenkritzel und eine damit kämmende Zahnstange auf.The disc motor in turn is connected to the steering gear 5 via the steering shaft 4 and the universal joint 44 and converts the rotational movement of the disc motor into a linear (translational) movement, with which the wheel angle of the steerable wheels 100 is ultimately adjusted. For this purpose, the steering gear 5 has a steering pinion and a toothed rack meshing with it.

In der 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung dargestellt, bei welcher der Scheibenmotor 2 hinter dem Lenkrad 1 angebracht ist. Die Momentenübertragung von dem Scheibenmotor 2 zum Lenkgetriebe 5 erfolgt durch die Lenkwelle 4.In the 1 a first embodiment of the steering device according to the invention is shown, in which the disc motor 2 is mounted behind the steering wheel 1. The torque is transmitted from the disk motor 2 to the steering gear 5 via the steering shaft 4.

Der Scheibenmotor 2 kann in einer nicht gezeigten Ausführungsvariante auch in das Lenkrad 1 integriert sein.The disc motor 2 can also be integrated into the steering wheel 1 in an embodiment that is not shown.

In der 2 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt, bei welcher der Scheibenmotor 2 zwischen dem Lenkrad und dem Universalgelenk 44 der Lenkwelle 4 angeordnet ist. Der Scheibenmotor befindet sich an einer sogenannten CEPS-Position. Die Momentenübertragung von dem Scheibenmotor 2 zum Lenkgetriebe 5 erfolgt durch die Lenkwelle 4.In the 2 1 is a further embodiment of the present invention shown schematically, in which the disc motor 2 is arranged between the steering wheel and the universal joint 44 of the steering shaft 4. FIG. The disk motor is located at a so-called CEPS position. The torque is transmitted from the disk motor 2 to the steering gear 5 via the steering shaft 4.

In der 3 ist ein Lenkrad 1 und ein als Rückkopplungs-Aktuator eingesetzter Scheibenmotor 2 dargestellt, wobei der Scheibenmotor 2 hinter dem Lenkrad 1 angebracht ist und mit diesem über eine Welle 41 drehmomentenschlüssig gekoppelt ist. Der Scheibenmotor 2 ist über eine Spannungs- und Datenleitung 50 mit einer Steuereinheit 55 verbunden, die den Scheibenmotor 2 betreibt.In the 3 1 shows a steering wheel 1 and a disc motor 2 used as a feedback actuator, the disc motor 2 being fitted behind the steering wheel 1 and being coupled to it in a torque-locking manner via a shaft 41 . The disk motor 2 is connected via a voltage and data line 50 to a control unit 55 which operates the disk motor 2 .

In der 4 ist ein Lenkrad 1 und ein als Rückkopplungs-Aktuator eingesetzter Scheibenmotor 2 dargestellt, wobei der Scheibenmotor 2 vorzugsweise in das Lenkrad 1 integriert ist. Der Scheibenmotor 2 ist über eine Spannungs- und Datenleitung 50 mit einer Steuereinheit 55 verbunden, die den Scheibenmotor 2 betreibt.In the 4 1 shows a steering wheel 1 and a disk motor 2 used as a feedback actuator, with the disk motor 2 preferably being integrated into the steering wheel 1 . The disk motor 2 is connected via a voltage and data line 50 to a control unit 55 which operates the disk motor 2 .

In der 5 ist ein Scheibenmotor 2 dargestellt, wie er für die erfindungsgemäßen Lenkeinrichtungen verwendet werden kann. Der Scheibenmotor 2 weist einen ersten und zweiten Stator 24 auf, der jeweils eine elektrische Statorwicklung 26 und mit einer Vielzahl von Statorzähnen 25 umfasst. Der Stator 24 ist parallel zu einem scheibenförmigen Rotor 20 orientiert, wobei der erste Stator 24 dem zweiten Stator 24 bezogen auf den Rotor 20 gegenüberliegt. Der Rotor 20 weist eine Scheibe 21 und eine Welle 22, auch Rotorwelle genannt, auf, die mit der Lenkwelle oder dem Lenkrad verbindbar ist. Die Statoren 24 und der Rotor 20 sind in einem Gehäuse 28 aufgenommen, das mit einem Deckel 29 verschließbar ist.In the 5 a disc motor 2 is shown, as can be used for the steering devices according to the invention. The disk motor 2 has a first and second stator 24 , each of which includes an electrical stator winding 26 and a plurality of stator teeth 25 . The stator 24 is oriented parallel to a disk-shaped rotor 20 , with the first stator 24 being opposite to the second stator 24 with respect to the rotor 20 . The rotor 20 has a disc 21 and a shaft 22, also called rotor shaft, which can be connected to the steering shaft or the steering wheel. The stators 24 and the rotor 20 are accommodated in a housing 28 which can be closed with a cover 29 .

Der Rotor 20 und die Statoren 24 sind parallel zueinander orientiert und durch je einen axialen Spalt voneinander beabstandet. An der Scheibe 21 sind ausschließlich Ferritmagnete vorgesehen, um permanentmagneterregt drehmomentenbildende Pole auszubilden.The rotor 20 and the stators 24 are oriented parallel to one another and are each spaced apart from one another by an axial gap. Only ferrite magnets are provided on the disc 21 in order to form torque-forming poles when excited by permanent magnets.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102015007280 A1 [0002]DE 102015007280 A1 [0002]

Claims (9)

Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Lenkrad (1), das mit einer Antriebseinrichtung (2) wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (2) einen Scheibenmotor umfasst oder aus einem Scheibenmotor (2) gebildet ist.Steering device for a motor vehicle, comprising a steering wheel (1) which is operatively connected to a drive device (2), characterized in that the drive device (2) comprises a disc motor or is formed from a disc motor (2). Lenkeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenmotor (2) einen Stator (24) aufweist, der eine elektrische Statorwicklung (26) und Statorzähne (25) umfasst, wobei der Stator (24) parallel zu einem scheibenförmigen Rotor (20) orientiert ist, wobei diese zueinander beabstandet sind.Steering device according to claim 1 , characterized in that the disc motor (2) has a stator (24) which comprises an electrical stator winding (26) and stator teeth (25), the stator (24) being oriented parallel to a disc-shaped rotor (20), these are spaced apart. Lenkeinrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkrad (1) mit dem Rotor (20) des Scheibenmotors (2) drehmomentenschlüssig gekoppelt ist.Steering device according to claim 2 , characterized in that the steering wheel (1) is coupled to the rotor (20) of the disk motor (2) in a torque-locking manner. Lenkeinrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20) mit einer Lenkwelle (4) drehmomentenschlüssig gekoppelt ist, wobei die Lenkwelle (4) mit einem Lenkgetriebe (5) gekoppelt ist, das mit den lenkbaren Rädern (100) des Kraftfahrzeugs verbindbar ist.Steering device according to claim 2 or 3 , characterized in that the rotor (20) is coupled to a steering shaft (4) in a torque-locking manner, the steering shaft (4) being coupled to a steering gear (5) which can be connected to the steerable wheels (100) of the motor vehicle. Lenkeinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rotor (20) und dem Lenkrad (1) eine Zwischenwelle (41) vorgesehen ist, die einen Teil der Lenkwelle (4) bildet.Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that an intermediate shaft (41) which forms part of the steering shaft (4) is provided between the rotor (20) and the steering wheel (1). Lenkeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenmotor (2) in das Lenkrad (1) integriert ist, oder dass der Scheibenmotor (2) hinter dem Lenkrad (1) angebracht ist.Steering device according to one of claims 2 until 4 , characterized in that the disk motor (2) is integrated into the steering wheel (1) or that the disk motor (2) is mounted behind the steering wheel (1). Lenkeinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenmotor (2) als Rückkopplungs-Aktuator ausgebildet ist.Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the disc motor (2) is designed as a feedback actuator. Lenkeinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenmotor (2) als Hilfskraft-Aktuator ausgebildet ist.Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the disk motor (2) is designed as an auxiliary power actuator. Lenkeinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenmotor (2) einen zweiten Stator (24) aufweist, wobei dieser auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Stators (24) bezogen auf den Rotor (20) angeordnet ist.Steering device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the disc motor (2) has a second stator (24), which is arranged on the opposite side of the first stator (24) with respect to the rotor (20).
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