DE10249718A1

DE10249718A1 - Motor vehicle steering device has motor unit coaxial to telescopic shaft and with hollow motor shaft connected to or forming further shaft, end of hollow telescopic shaft inserted into motor unit

Info

Publication number: DE10249718A1
Application number: DE2002149718
Authority: DE
Inventors: Hubert Dipl.-Ing. Bohner; Eugen Dipl.-Ing. Kolon
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-06

Abstract

The device has a telescopic shaft, a further shaft coupled to steered vehicle wheels, a torsion rod, a motor unit, a shaft rotation sensing arrangement and a controller that controls the motor unit depending on the angular different between the shafts coaxial to the telescopic shaft and with a hollow motor shaft. The end of the nearer hollow telescopic shaft remote from the steering wheel is axially inserted into the motor unit. The device has a telescopic shaft (14,15) with two coaxial hollow shafts joined to a steering wheel, a further shaft (28) coupled to steered vehicle wheels and axially fixed to the hollow shaft remote from the steering wheel via a torsion rod (30), a motor unit (22) with a drive connection to the further shaft, a sensing arrangement (34,35) providing signals representing rotations of the telescopic and further shafts and a controller that controls the motor unit depending on the angular different between the shafts. The motor unit is arranged coaxially relative to the telescopic shaft and with a hollow motor shaft (25) connected to or forming the further shaft. The end of the nearer hollow telescopic shaft remote from the steering wheel is axially inserted into the motor unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem fahrerseitig betätigten Lenkhandrad, einer mit dem Lenkhandrad verbundenen Teleskopwelle, die zwei koaxiale, zueinander drehfeste und relativ zueinander axial verschiebbare und einander teleskopartig axial überlappende Hohlwellen aufweist, einer zur Teleskopwelle gleichachsigen weiteren Welle, die mit gelenkten Fahrzeugrädern gekoppelt bzw. koppelbar und mit der lenkhandradfernen Hohlwelle der Teleskopwelle über einen innerhalb dieser Hohlwelle angeordneten Torsionsstab drehelastisch und axial fest verbunden ist, einem mit der weiteren Welle antriebsverbundenen, selbsthemmungsfreien Motoraggregat zur Beaufschlagung der weiteren Welle mit einem Drehmoment, einer Sensorik, deren Signale Maß und Richtung von Drehungen der Teleskopwelle sowie der weiteren Welle wiedergeben, und einer Steuerung, die das Motoraggregat in Abhängigkeit von Drehwegdifferenzen zwischen Teleskopwelle und weiterer Welle zu steuern vermag.The invention relates to a steering device for motor vehicles with a driver-side operated steering wheel, one connected to the steering wheel telescopic shaft, the two coaxial, mutually rotationally fixed and relative to each other axially displaceable and each other telescopically axially overlapping Has hollow shafts, an equiaxed to the telescopic shaft further Shaft coupled or steerable with steered vehicle wheels and with the steering wheel remote hollow shaft of the telescopic shaft via a Within this hollow shaft arranged torsion bar torsionally elastic and axially fixed, one connected to the other shaft drive, Self-locking motor unit for charging the other Wave with a torque, a sensor, whose signals measure and direction reflect rotations of the telescope shaft and the further wave, and a controller that controls the engine assembly of turning differences between telescopic shaft and further shaft to control.

Derzeit werden gemäß der DE 196 25 503 C1 Lenkvorrichtungen entwickelt, bei denen das Konzept „Steer by wire" verwirklicht wird, d.h. im Gegensatz zu herkömmlichen Lenkvorrichtungen ist bei Normalbetrieb keine Zwangskopplung zwischen Lenkhandrad und gelenkten Fahrzeugrädern vorgesehen. Vielmehr sind die gelenkten Fahrzeugräder und die Lenkhandhabe lediglich über eine Regelstrecke miteinander wirkungsmäßig gekoppelt, die ein motorisches Lenkstellaggregat betätigt. Ein Motoraggregat dient als sogenannter Handkraftsteller dazu, am Lenkhandrad einen Lenkwiderstand zu erzeugen, welcher eine antriebsmäßige Kopplung zwischen Lenkhandrad und Lenkstellelementen der gelenkten Fahrzeugräder simuliert. Der Hand kraftsteller bewirkt also eine scheinbare Rückkopplung der auf die gelenkten Fahrzeugräder wirkenden Lenkkräfte auf das Lenkhandrad.Currently, according to the DE 196 25 503 C1 Steering devices are developed in which the concept "Steer by wire" is realized, ie in contrast to conventional steering devices no forced coupling between the steering wheel and steered vehicle wheels is provided in normal operation, but the steered vehicle wheels and the steering handle are coupled together only via a controlled system with each other, the A motor unit serves as a so-called manual force actuator to generate a steering resistance on the steering wheel, which simulates a driving coupling between the steering wheel and steering actuators of the steered vehicle wheels steering wheel.

Für den Fall einer Störung der Regelstrecke bzw. damit zusammenwirkender Systemteile kann ein hydraulisches oder mechanisches Notfallsystem vorgesehen sein, welches im Störfall automatisch wirksam wird und zwischen Lenkhandrad und gelenkten Fahrzeugrädern eine hydraulische oder mechanische Zwangskopplung einschaltet.For the case of a fault the controlled system or cooperating system parts can be provided hydraulic or mechanical emergency system, which in case of accident automatically takes effect and between steering wheel and steered vehicle wheels a hydraulic or mechanical positive coupling turns on.

Die DE 199 01 300 C1 bezieht sich auf eine Lenkvorrichtung der eingangs angegebenen Art und insbesondere auf die Antriebsverbindung zwischen dem Lenkhandrad und dem als Handkraftsteller dienenden Motoraggregat bei einem axial verstellbaren Lenkhandrad.The DE 199 01 300 C1 refers to a steering device of the type specified, and in particular to the drive connection between the steering wheel and serving as a manual force actuator motor assembly with an axially adjustable steering wheel.

Das Motoraggregat ist quer zur Achse der Teleskopwelle angeordnet und mit deren lenkhandradferner Hohlwelle über ein Schneckengetriebe mit auf der Motorwelle angeordneter Schnekke antriebsverbunden.The motor unit is transverse to the axis arranged the telescopic shaft and with its steering wheel remote hollow shaft via a Worm gear drive connected with arranged on the motor shaft Schnekke.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Lenkvorrichtung der eingangs angegebenen Art den notwendigen Bauraum, insbesondere in Axialrichtung der Teleskopwelle, zu vermindern.The object of the invention is at a steering device of the type specified the necessary Space to reduce, especially in the axial direction of the telescopic shaft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Motoraggregat koaxial zur Teleskopwelle und mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Motorwelle angeordnet ist, die mit der weiteren Welle gleichachsig verbunden ist oder diese bildet, und dass das lenkhandradferne Ende der lenkhandradseitigen Hohlwelle der Teleskopwelle axial in das Motoraggregat einschiebbar ist.This object is achieved according to the invention solved, that the motor unit coaxial with the telescopic shaft and with a as Hollow shaft formed motor shaft is arranged, with the other shaft coaxially connected or forming, and that the steering wheel remote End of the steering wheel side hollow shaft of the telescopic shaft axially in the motor unit can be inserted.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken eine koaxiale Anordnung von Motoraggregat bzw. Motorwelle und Teleskopwelle zu verwirklichen, und zwar derart, dass das Moto raggregat axial den Überlappungsbereich der Hohlwellen der Teleskopwelle zumindest teilweise überdeckt. Dementsprechend wird die axiale Abmessung der Anordnung praktisch durch die Teleskopwelle bestimmt, deren Abmessungen wiederum durch das Maß der gewünschten Axialverschiebbarkeit des Lenkhandrades vorgegeben wird. Im Ergebnis kann die notwendige Axialabmessung auf das durch die Axialverschiebbarkeit des Lenkhandrades vorgegebene Mindestmaß der Teleskopwelle beschränkt werden.The invention is based on the general idea a coaxial arrangement of motor unit or motor shaft and telescopic shaft to realize, in such a way that the moto aggregate axially the overlap area the hollow shafts of the telescopic shaft at least partially covered. Accordingly, the axial dimension of the arrangement becomes practical determined by the telescopic shaft whose dimensions in turn the measure of the desired Axialverschiebbarkeit the steering wheel is specified. In the result can the necessary axial dimension on the by the Axialverschiebbarkeit the steering handwheel predetermined minimum size of the telescopic shaft are limited.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass am lenkhandradfernen Endbereich der lenkhandradfernen Hohlwelle Radialfortsätze angeordnet sind, die Fenster in der Motorwelle oder der als Hohlwelle ausgebildeten weiteren Welle radial und mit Spiel in Umfangsrichtung durchsetzen sowie ein radial außerhalb der Motorwelle bzw. der weiteren Welle angeordnetes Teil eines Drehgebers tragen oder steuern. Ein weiterer Drehgeber wird von der Motorwelle bzw. der weiteren Welle gesteuert.According to a preferred embodiment of Invention is envisaged that the handlebar remote end of the Steering wheel remote hollow shaft Radialfortsätze are arranged, the windows in the motor shaft or designed as a hollow shaft further Shaft radially and with clearance in the circumferential direction prevail as well a radially outside the motor shaft or the further shaft arranged part of a rotary encoder carry or steer. Another rotary encoder is from the motor shaft or the further wave controlled.

Bei dieser Anordnung haben die Radialfortsätze eine Doppelfunktion. Einerseits begrenzen sie im Zusammenwirken mit den vorgenannten Fenstern die möglichen Relativdrehungen zwischen lenkhandradferner Hohlwelle und Motorwelle bzw. weiterer Welle. Andererseits dienen sie zur Lagerung bzw. Steuerung von Teilen eines Drehgebers, der mit dem weiteren Drehgeber zusammenwirkt, um die vorgenannte Relativdrehung zu erfassen. Da diese Relativdrehung unter Verspannung des eingangs genannten Torsionsstabes erfolgt, ist die Erfassung der Relativdrehung gleichbedeutend mit dem Drehmoment zwischen lenkhandradferner Hohlwelle und Motorwelle bzw. weiterer Welle.In this arrangement, the radial extensions have a Dual function. On the one hand they limit in cooperation with the aforementioned windows the possible Relative rotation between steering wheel remote hollow shaft and motor shaft or further wave. On the other hand, they serve for storage or control parts of a rotary encoder that interacts with the other rotary encoder, to detect the aforementioned relative rotation. Because this relative rotation under tension of the torsion bar mentioned above, the detection of the relative rotation is equivalent to the torque between steering wheel remote hollow shaft and motor shaft or further shaft.

Durch die Drehgebersignale kann das Motoraggregat sowohl bei Normalbetrieb als auch bei Notbetrieb der Lenkvorrichtung gesteuert werden.By the encoder signals, the Motor unit both in normal operation and in emergency operation of Steering be controlled.

Bei Normalbetrieb kann mittels der Drehgeber die am Lenkhandrad fühlbare, mittels des Motoraggregates simulierte Handkraft gesteuert werden.In normal operation, by means of the rotary encoder, the sensible on the steering wheel, by means of the motor aggregates simulated hand force can be controlled.

Beim Notbetrieb, wenn die Motorwelle bzw. die weitere Welle antriebsmäßig mit Lenkgetriebeteilen der gelenkten Fahrzeugräder gekoppelt ist, kann das Motoraggregat als Servomotor arbeiten, der in Abhängigkeit von der am Lenkhandrad aufzubringenden Handkraft gesteuert wird, die wiederum durch die Drehgeber erfassbar ist.In emergency mode, when the motor shaft or the other shaft drivingly with Steering gear parts of the steered vehicle wheels is coupled, the Motor unit work as a servomotor, depending on is controlled by the hand wheel to be applied to the steering wheel, which in turn can be detected by the rotary encoder.

Der Torsionsstab kann an seinem lenkradfernen Ende drehfest mit der hohlen weiteren welle bzw. Motorwelle und an seinem lenkhandradseitigen Ende drehfest mit dem lenkhandradseitigen Ende der lenkhandradfernen Hohlwelle der Teleskopwelle verbunden sein.The torsion bar can be removed at his steering wheel End rotatably with the hollow further shaft or motor shaft and at its steering wheel-side end against rotation with the steering wheel side End of the handlebar remote hollow shaft of the telescopic shaft connected his.

Diese Anordnung lässt sich vergleichsweise leicht montieren. Darüber hinaus steht für den Teleskopstab eine wünschenswerte axiale Länge zur Verfügung.This arrangement is comparatively easy assemble. About that It also stands for the telescopic rod a desirable axial length to disposal.

Des Weiteren kann am Gehäuse des Motoraggregates ein rohrförmiger teleskopierbarer Gehäuseteil in die Motorwelle axial einschiebbar angeordnet sein und die lenkhandradseitige Hohlwelle der Teleskopwelle mit axialer und radialer Lagerung aufnehmen.Furthermore, on the housing of the Motor aggregates a tubular telescopic housing part be arranged axially inserted into the motor shaft and the steering wheel side Take the hollow shaft of the telescopic shaft with axial and radial bearings.

Diese Merkmale tragen zu einer kompakten und stabilen Bauweise bei.These features contribute to a compact and stable construction.

Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.Incidentally, in terms of preferred features the invention to the claims as well as the following explanation referred to the drawing, based on a particularly preferred embodiment closer to the invention is described.

Dabei zeigtIt shows

1 eine schaltplanartige, vereinfachte Darstellung der Lenkvorrichtung, 1 a circuit diagram-like, simplified representation of the steering device,

2 einen Axialschnitt der Teleskopwelle sowie des Motoraggregates und des zugehörigen Gehäuses, 2 an axial section of the telescopic shaft and the motor assembly and the associated housing,

3 ein Schnittbild entsprechend der Schnittlinie III-III in 2 und 3 a sectional view corresponding to the section line III-III in 2 and

4 ein Schnittbild entsprechend der Schnittlinie IV-IV in 2. 4 a sectional view corresponding to the section line IV-IV in 2 ,

Gemäß 1 besitzt ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug lenkbare Vorderräder 1, die über Spurstangen 2 sowie eine weitere Stange 3 miteinander lenkverstellbar gekoppelt sind. Die Stange 3 ist bei Normalbetrieb mit einem motorischen Lenkstellaggregat 4 gekoppelt, welches bei Normalbetrieb die Lenkverstellung der Vorderräder 1 bewirkt.According to 1 has a not shown motor vehicle steerable front wheels 1 that have tie rods 2 as well as another pole 3 coupled steering adjustable with each other. The pole 3 is in normal operation with a motorized steering actuator 4 coupled, which in normal operation, the steering adjustment of the front wheels 1 causes.

Dieses Lenkstellaggregat 4 wird seinerseits durch eine Regelanordnung 5 in weiter unten dargestellter Weise gesteuert.This steering actuator 4 is in turn by a rule arrangement 5 controlled in the manner shown below.

Ein fahrerseitig betätigtes Lenkhandrad 6 ist einen drehelastischen Torsionsstab 7 mit einem selbsthemmungsfreien elektrischen Motoraggregat 8 gekoppelt, welches ebenfalls von der Regelanordnung 5 gesteuert wird.A driver-operated steering wheel 6 is a torsionally flexible torsion bar 7 with a self-locking electric motor unit 8th coupled, which also from the control arrangement 5 is controlled.

Beidseitig des Torsionsstabes 7 sind Drehgeber 9 und 10 angeordnet, deren Signale der Regelanordnung 5 zugeleitet werden und die Drehlage des Lenkhandrades 6 bzw. des Motoraggregates 8 relativ zu einem fahrzeugfesten Bezugssystem wiedergeben.On both sides of the torsion bar 7 are encoders 9 and 10 arranged, the signals of the control arrangement 5 be fed and the rotational position of the steering wheel 6 or the motor unit 8th relative to a vehicle-fixed reference system play.

Zwischen dem Motoraggregat 8 und der Stange 3 oder einem sonstigen Lenkgetriebeteil der lenkbaren Vorderräder 1 ist eine auftrennbare Antriebskopplung 11 angeordnet.Between the engine unit 8th and the pole 3 or another steering gear part of the steerable front wheels 1 is a separable drive coupling 11 arranged.

Bei Normalbetrieb der Lenkvorrichtung ist die Antriebskopplung 11 unwirksam.In normal operation of the steering device is the drive coupling 11 ineffective.

Die Regelanordnung 5 erfaßt über den Drehgeber 9 den Drehwinkel des Lenkhandrades 6, wobei dieser Drehwinkel von der Regelanordnung 5 als Sollwert für den Lenkwinkel der Vorderräder 1 verarbeitet wird. Der Istwert dieses Lenkwinkels wird der Regelanordnung 5 von einem Istwertgeber 12 gemeldet. In Abhängigkeit von der Soll-Istwert-Abweichung des Lenkwinkels betätigt die Regelanordnung 5 das Lenkstellaggregat 4. Dementsprechend folgt die Lenkverstellung der Vorderräder 1 der fahrerseitigen Drehverstellung des Lenkhandrades 6.The rule arrangement 5 detected via the rotary encoder 9 the angle of rotation of the steering wheel 6 , this angle of rotation of the control arrangement 5 as the setpoint for the steering angle of the front wheels 1 is processed. The actual value of this steering angle becomes the control arrangement 5 from an actual value transmitter 12 reported. In dependence on the nominal-actual value deviation of the steering angle, the control arrangement operates 5 the steering actuator 4 , Accordingly, the steering adjustment of the front wheels follows 1 the driver-side rotational adjustment of the steering wheel 6 ,

Mittels eines Sensors 13 erfaßt die Regelanordnung 5 an den lenkbaren Vorderrädern 1 wirkende Lenkkräfte. In Abhängigkeit von den Signalen des Sensors 13, d.h. in Abhängigkeit von den Istwerten der Lenkkräfte an den Vorderrädern 1 steuert die Regelanordnung 5 das Motoraggregat 8, welches bei Normalbetrieb zur Simulation einer am Lenkhandrad 6 fahrerseitig aufzubringenden Handkraft dient. Dabei wird durch die fahrerseitige Drehverstellung des Lenkhandrades 6 einerseits und die Betätigung des Motoraggregates 8 durch die Regelanordnung 5 andererseits eine mehr oder weniger große elastische Drehverformung des Torsionsstabes 7 bewirkt. Das Maß dieser Drehverformung „erkennt" die Regelanordnung 5 aus den Signalen der Drehgeber 9 und 10, d.h. aus diesen Signalen lässt sich das zwischen Lenkhandrad 6 und Motoraggregat 8 wirksame Drehmoment und dementsprechend der Istwert der vom Motoraggregat 18 simulierten Handkraft ermitteln, während die Signale des Sensors 13 dem Sollwert der Handkraft entsprechen. Im Ergebnis kann also die Regelanordnung 5 das Motoraggregat 8 so steuern, dass eine bleibende Soll-Istwert-Abweichung für die zu simulierende Handkraft auftritt.By means of a sensor 13 detects the rule arrangement 5 on the steerable front wheels 1 acting steering forces. Depending on the signals of the sensor 13 , that is, depending on the actual values of the steering forces on the front wheels 1 controls the rule arrangement 5 the engine unit 8th , which in normal operation to simulate a steering wheel 6 Driver hand side applied hand force is used. It is by the driver-side rotational adjustment of the steering wheel 6 on the one hand and the operation of the engine unit 8th through the rule arrangement 5 on the other hand, a more or less large elastic torsional deformation of the torsion bar 7 causes. The degree of this torsional deformation "recognizes" the control arrangement 5 from the signals of the encoders 9 and 10 , ie from these signals can be between the steering wheel 6 and engine unit 8th effective torque and accordingly the actual value of the motor unit 18 simulated hand force, while the signals of the sensor 13 correspond to the setpoint of manual force. As a result, so the rule arrangement 5 the engine unit 8th to control so that a permanent setpoint-actual value deviation for the hand force to be simulated occurs.

Die Lenkvorrichtung überwacht sich ständig selbst auf fehlerfreien Betrieb. Sollte ein Fehler auftreten, wird automatisch das Lenkstellaggregat 4 in einen selbsthemmungsfreien ausge schalteten Zustand geschaltet bzw. von der Stange 3 entkoppelt. Gleichzeitig wird die Antriebskopplung 11 wirksam geschaltet.The steering device constantly monitors itself for trouble-free operation. If an error occurs, the steering actuator automatically becomes 4 switched into a self-locking off switched state or from the rod 3 decoupled. At the same time the drive coupling 11 activated.

Damit ist das Lenkhandrad 6 bei einem Notfallbetrieb mit den lenkbaren Vorderrädern 1 zu deren Lenkverstellung zwangsgekoppelt.This is the steering wheel 6 in an emergency operation with the steerable front wheels 1 forcibly coupled to the steering adjustment.

Soweit noch Restfunktionen der Regelvorrichtung 5 bzw. der zugehörigen Sensorik nutzbar sind, kann die Regelvorrichtung 5 die von den Drehgebern 9 und 10 erzeugten Signale auswerten und das Motoraggregat 8 so steuern, dass die zur Lenkverstellung der Vorderräder 1 am Lenkhandrad 6 aufzubringende Handkraft gemindert wird. Das Motoraggregat 8 arbeitet in diesem Falle also als Servomotor.As far as residual functions of the control device 5 or the associated sensors can be used, the control device 5 those of the encoders 9 and 10 Evaluate generated signals and the engine unit 8th so control that for steering adjustment of the front wheels 1 on the steering wheel 6 applied hand force is reduced. The engine unit 8th works in this case as a servomotor.

Falls die vorgenannten Restfunktionen beim Notfallbetrieb nicht zur Verfügung stehen, bleibt das Motoraggregat 8 ständig ohne elektrische Stromversorgung, d.h. als Motoraggregat 8 wird vom elektrischen Bordnetz des Fahrzeuges abgekoppelt. Das selbsthemmungsfreie Motoraggregat 8 ist dementsprechend wirkungslos.If the aforementioned residual functions are not available during emergency operation, the engine aggregate remains 8th constantly without electrical power supply, ie as a motor unit 8th is decoupled from the electrical system of the vehicle. The self-locking motor unit 8th is accordingly ineffective.

Das Motoraggregat 8, die Drehgeber 9 und 10 sowie der Torsionsstab 7 und die das Lenkhandrad 6 tragende Welle sind zu einer Baugruppe zusammengefasst, die eine Axialverstellung des Lenkhandrades 6 ermöglicht und nachfolgend anhand der 2 erläutert wird.The engine unit 8th , the encoders 9 and 10 and the torsion bar 7 and the steering wheel 6 supporting shaft are combined to form an assembly, which is an axial adjustment of the steering wheel 6 enabled and subsequently based on the 2 is explained.

Das in 2 nicht dargestellte Lenkhandrad ist mit dem in 2 linken Ende einer lenkhandradseitigen Hohlwelle 14 verbunden, die mit einer dazu gleichachsigen weiteren Hohlwelle 15 drehfest, jedoch axial verschiebbar verbunden ist, d.h. die Hohlwellen 14 und 15 bilden eine auf unterschiedliche axiale Längen einstellbare Teleskopwelle. Die undrehbare und axial verstellbare Kopplung der Hohlwellen 14 und 15 wird durch Kugelreihen 16 bewirkt, die einerseits in axialen Au ßenumfangsnuten der Hohlwelle 15 und andererseits in axialen Innenumfangsnuten der Hohlwelle 14 geführt sind.This in 2 not shown steering handwheel is with the in 2 left end of a steering wheel side hollow shaft 14 connected, with an equiaxial further hollow shaft 15 rotatably, but axially slidably connected, ie the hollow shafts 14 and 15 form a telescopic shaft adjustable to different axial lengths. The non-rotatable and axially adjustable coupling of the hollow shafts 14 and 15 is through rows of balls 16 causes, on the one hand in axial Au ßenumfangsnuten the hollow shaft 15 and on the other hand in axial inner circumferential grooves of the hollow shaft 14 are guided.

Die lenkhandradseitige Hohlwelle 14 ist, z.B. mit Kugellagern, axial und radial innerhalb eines rohrförmigen Gehäuseteiles 17 drehgelagert, welches drehfest und axial verschiebbar mit einem mehrteiligen Gehäuse 18 verbunden ist.The steering wheel side hollow shaft 14 is, for example with ball bearings, axially and radially within a tubular housing part 17 rotatably mounted, which rotatably and axially displaceable with a multi-part housing 18 connected is.

Das Gehäuse 18 besitzt einen das Gehäuseteil 17 rohrförmig umfassenden Abschnitt 19, der als Schiebeführung für das Gehäuseteil 17 ausgebildet ist. Durch Kugelreihen 20, die in axialen Umfangsnuten des Gehäuseteiles 17 und in gegenüberliegenden Axialnuten von Führungsschienen oder dgl. im Gehäuseabschnitt 19 aufgenommen sind, wird eine leichtgängige und undrehbare Führung des Gehäuseteiles 17 relativ zum Gehäuseabschnitt 19 gewährleistet.The housing 18 has a housing part 17 tubular comprehensive section 19 , which serves as a sliding guide for the housing part 17 is trained. By rows of balls 20 in the axial circumferential grooves of the housing part 17 and in opposite axial grooves of guide rails or the like in the housing section 19 are recorded, is a smooth and non-rotatable guide of the housing part 17 relative to the housing section 19 guaranteed.

An den Abschnitt 19 des Gehäuses 18 schließt ein im Durchmesser großer Gehäuseabschnitt 21 an, der ein funktionsmäßig dem Motoraggregat 18 der 1 entsprechendes Elektromotoraggregat 22 aufnimmt. Dieses besitzt einen vom Gehäuseabschnitt 21 umfassten Stator 23 sowie einen Rotor 24, der auf einer als Hohlwelle ausgebildeten Motorwelle 25 angeordnet ist. Der Innendurchmesser der Motorwelle 25 ist größer als der Außendurchmesser des Gehäuseteiles 17, so dass sich das Gehäuseteil 17 axial in die Motorwelle 25 einschieben lässt. An ihren axialen Enden ist die Motorwelle 25 mit Nadellagern 26 im Gehäuseabschnitt 21 drehgelagert.To the section 19 of the housing 18 includes a large diameter housing section 21 which is a function of the engine assembly 18 of the 1 corresponding electric motor unit 22 receives. This has one of the housing section 21 covered stator 23 and a rotor 24 on a motor shaft designed as a hollow shaft 25 is arranged. The inner diameter of the motor shaft 25 is greater than the outer diameter of the housing part 17 , so that the housing part 17 axially in the motor shaft 25 can be inserted. At its axial ends is the motor shaft 25 with needle bearings 26 in the housing section 21 rotatably mounted.

Innerhalb eines weiteren Gehäuseabschnittes 27 ist eine zur Motorwelle 25 gleichachsige Hohlwelle 28 angeordnet, die einen in den Gehäuseabschnitt 27 axial hineinragenden Endabschnitt der Hohlwelle 15 koaxial umfasst.Within a further housing section 27 is one to the motor shaft 25 equiaxial hollow shaft 28 arranged, one in the housing section 27 axially projecting end portion of the hollow shaft 15 coaxially.

Die Hohlwelle 28 und die Motorwelle 25 sind miteinander drehfest, jedoch mit begrenzter axialer Beweglichkeit relativ zueinander verbunden. Dazu ist eine flexible Ringscheibe 29 ei nerseits mit nach radial einwärts gerichteten flanschartigen Fingern am Innenumfang des in 2 rechten Endes der Motorwelle und andererseits, in Umfangsrichtung zwischen den vorgenannten Fingern, mit nach radial auswärts gerichteten flanschartigen Fingern an der Motorwelle 25 zugewandten Ende der Hohlwelle 28 verbunden.The hollow shaft 28 and the motor shaft 25 are non-rotatably connected, but with limited axial mobility relative to each other. This is a flexible annular disc 29 egg nerseits with radially inwardly directed flange-like fingers on the inner circumference of in 2 on the right end of the motor shaft and on the other hand, in the circumferential direction between the aforementioned fingers, with radially outwardly directed flange-like fingers on the motor shaft 25 facing the end of the hollow shaft 28 connected.

Die Hohlwelle 15 sowie die Hohlwelle 28 sind miteinander über einen funktionsmäßig dem Torsionsstab 7 der 1 entsprechenden Torsionsstab 30 verbunden, dessen in 2 rechtes Ende drehfest mit einem aus dem Gehäuseabschnitt 27 herausragenden Teil der Hohlwelle 28 und dessen anderes Ende mit dem lenkhandradseitigen Ende der Hohlwelle 15 drehfest verbunden ist.The hollow shaft 15 as well as the hollow shaft 28 are in contact with each other via a torsion bar 7 of the 1 corresponding torsion bar 30 connected, whose in 2 right end rotatably with a from the housing section 27 outstanding part of the hollow shaft 28 and the other end to the steering handle end of the hollow shaft 15 rotatably connected.

Innerhalb des der Hohlwelle 28 zugewandten Endes der Hohlwelle 15 kann der Torsionsstab 30 durch ein Wälzlager 31 radial abgestützt sein, um eine exakte Zentrierung von Hohlwelle 15 und Hohlwelle 28 relativ zueinander zu unterstützen.Inside of the hollow shaft 28 facing end of the hollow shaft 15 can the torsion bar 30 through a rolling bearing 31 be supported radially to an exact centering of hollow shaft 15 and hollow shaft 28 to support relative to each other.

Die Hohlwelle 28 besitzt in Axialrichtung erstreckte Fenster 32, die am in 2 linken Ende der Hohlwelle 28 offen sind, derart, dass sich Radialfortsätze 33, die am benachbarten Ende der Hohlwelle 15 angeformt sind, axial in die vorgenannten Fenster 32 einschieben lassen.The hollow shaft 28 has axially extending windows 32 who are on in 2 left end of the hollow shaft 28 are open, such that there are radial processes 33 at the adjacent end of the hollow shaft 15 are formed axially in the aforementioned window 32 let it slide in.

Die Radialfortsätze 33 haben in Umfangsrichtung innerhalb der Fenster 32 ein gewisses Spiel, wobei die Radialfortsätze 33 in Umfangsrichtung eine mittige Position bezüglich der Fenster 32 einnehmen, wenn der Torsionsstab 30 nicht durch ein Drehmoment belastet wird.Radial processes 33 have circumferentially within the window 32 a certain game, with the radial processes 33 in the circumferential direction a central position with respect to the window 32 ingest if the torsion bar 30 is not loaded by a torque.

Der axial an die Ringscheibe 29 angrenzende Teil der Hohlwelle 28 steuert einen Drehgeber 34 bzw. trägt einen nicht dargestellten drehbaren Teil des im Übrigen relativ zum Gehäuse 18 stationären Drehgebers 34, vgl. neben 2 auch 3.The axially to the annular disc 29 adjacent part of the hollow shaft 28 controls a rotary encoder 34 or carries a non-illustrated rotatable part of the rest relative to the housing 18 stationary rotary encoder 34 , see. Next 2 also 3 ,

Damit kann der Drehgeber 34 Maß und Richtung von Drehungen der Hohlwelle 28 erfassen.This allows the encoder 34 Dimension and direction of rotations of the hollow shaft 28 capture.

Die Fortsätze 33 steuern einen weiteren Drehgeber 35 bzw. tragen ein drehbares Teil des im Übrigen zum Gehäuse 18 stationären Drehgebers 35, vgl. neben 2 auch 4. Der Drehgeber 35 kann also Maß und Richtung von Drehungen der Hohlwelle 15 erfassen.The extensions 33 control another encoder 35 or carry a rotatable part of the rest of the case to the housing 18 stationary rotary encoder 35 , see. Next 2 also 4 , The encoder 35 So can measure and direction of rotations of the hollow shaft 15 capture.

Aus den Signalen der Drehgeber 34 und 35 können dann Relativdrehungen zwischen der Hohlwelle 28 und der Hohlwelle 15 bzw. Maß und Richtung von Torsionen des Torsionsstabes 30 ermittelt werden.From the signals of the encoders 34 and 35 can then relative rotation between the hollow shaft 28 and the hollow shaft 15 or measure and direction of torsion of the torsion bar 30 be determined.

Funktionsmäßig entspricht der Drehgeber 34 dem Drehgeber 9 der 1, während der Drehgeber 35 dem Drehgeber 10 in 1 entspricht.Functionally, the encoder corresponds 34 the encoder 9 of the 1 while the encoder 35 the encoder 10 in 1 equivalent.

Durch die miteinander zusammenwirkenden Radialfortsätze 33 und Fenster 32 wird die maximale Relativdrehung zwischen den Hohlwellen 15 und 28 begrenzt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Lenkungsvorrichtung im Notbetrieb arbeitet und das Lenkhandrad 6 mit den gelenkten Fahrzeugrädern 1 zwangsgekoppelt ist. Im Ergebnis wird dann eine relativ steife bzw. direkte Kopplung zwischen Lenkhandrad 6 und gelenkten Fahrzeugrädern 1 erreicht.Through the cooperating radial processes 33 and windows 32 will be the maximum Relative rotation between the hollow shafts 15 and 28 limited. This is particularly advantageous when the steering device operates in emergency mode and the steering wheel 6 with the steered vehicle wheels 1 is positively coupled. The result is then a relatively stiff or direct coupling between the steering wheel 6 and steered vehicle wheels 1 reached.

Bei Normalbetrieb wird das Elektromotoraggregat 22, welches funktionsmäßig dem Motoraggregat 8 der 1 entspricht, von der Regelanordnung 5 so gesteuert, dass das Motormoment nicht über einen Wert erhöht werden kann, bei dem die Drehgeber 34 und 35 den konstruktiv maximal möglichen Differenzwinkel zwischen den Drehwegen von Hohlwelle 28 und Hohlwelle 15 melden.In normal operation, the electric motor unit 22 which functions the motor unit 8th of the 1 corresponds to the rule arrangement 5 controlled so that the engine torque can not be increased above a value at which the rotary encoder 34 and 35 the constructively maximum possible difference angle between the rotational paths of the hollow shaft 28 and hollow shaft 15 Report.

Claims

Steering device for motor vehicles with - a driver-operated steering wheel ( 6 ), - one with the steering wheel ( 6 ) connected telescope shaft ( 14 . 15 ), the two coaxial, mutually non-rotatable and relative to each other axially displaceable and telescopically axially overlapping hollow shafts ( 14 . 15 ), - one to the telescope shaft ( 14 . 15 ) equiaxed further wave ( 28 ) with steered vehicle wheels ( 1 ) coupled or coupled and with the steering wheel remote hollow shaft ( 15 ) of the telescope shaft ( 14 . 15 ) via a torsion bar arranged inside this hollow shaft ( 30 ) is torsionally elastic and axially fixed, - one with the other shaft ( 28 ) drive-connected, self-locking motor assembly ( 8th . 22 ) for applying the further wave ( 28 ) with a torque, - a sensor ( 34 . 35 ) whose signals measure and direction of rotations of the telescope shaft ( 14 . 15 ) as well as the further wave ( 28 ), - a controller ( 5 ), which the engine aggregate ( 8th . 22 ) as a function of differences in rotation between telescopic shaft ( 14 . 15 ) and further wave ( 28 ), characterized in that the engine unit ( 8th . 22 ) coaxial to the telescope shaft ( 14 . 15 ) and with a hollow shaft formed as a motor shaft ( 25 ) arranged with the further shaft ( 28 ) is coaxially connected or forms, and that the steering handle remote end of the steering wheel side hollow shaft ( 14 ) of the telescope shaft ( 14 . 15 ) axially in the engine unit ( 22 ) can be inserted.

Steering device according to claim 1, characterized in that on the steering handle remote end portion of the steering wheel remote hollow shaft ( 15 ) Radial processes ( 33 ), the windows ( 32 ) in the motor shaft ( 25 ) or formed as a hollow shaft further wave ( 28 ) penetrate radially and with play in the circumferential direction and a radially outside of the motor shaft or further shaft arranged part of a rotary encoder ( 35 ) wear or control.

Steering device according to claim 2, characterized in that one of the radial extensions ( 33 ) axially adjacent portion of the outer periphery of the further shaft ( 28 ) or the motor shaft ( 25 ) a part of another rotary encoder ( 34 ) contributes or controls.

Steering device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the torsion bar ( 30 ) at its handlebar remote end against rotation with the hollow further wave ( 28 ) or the motor shaft ( 25 ) and at its Lenkhandradseitigen end rotationally fixed to the steering handle end of the handlebar remote hollow shaft ( 15 ) of the telescope shaft ( 14 . 15 ) connected is.

Steering device according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the housing ( 18 ) of the engine assembly ( 22 ) a tubular telescopic housing part ( 19 ) in the motor shaft ( 25 ) axially inserted and arranged the steering wheel side hollow shaft ( 14 ) of the telescope shaft ( 14 . 15 ) in this housing part ( 19 ) is mounted axially and radially.

Steering device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the hollow motor shaft ( 25 ) and the hollow further wave ( 28 ) are axially elastically connected to each other.

Steering device according to claim 6, characterized in that the motor shaft ( 25 ) and the further wave ( 28 ) via an annular disc-shaped leaf spring ( 29 ) are axially elastically connected to each other.

Steering device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the torsion bar ( 30 ) within the steering wheel remote end of the steering wheel remote hollow shaft ( 15 ) of the telescope shaft ( 14 . 15 ) is mounted radially rotatably.

Steering device according to one of claims 1 to 8, characterized in that when decoupling the steered vehicle wheels ( 1 ) from the further wave ( 28 ) or motor shaft ( 25 ) of the sensors ( 34 . 35 ) detected rotary travel of the telescopic shaft ( 14 . 15 ) from the controller ( 5 ) can be evaluated as steering angle setpoint and the controller ( 5 ) depending on a motorized steering actuator ( 4 ) of the steered vehicle wheels ( 1 ), and that the engine assembly ( 8th . 22 ) from the controller ( 5 ) is operated so that the steering wheel ( 6 ) a parameter-dependent hand force is noticeable.

Steering device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the engine unit ( 8th . 22 ) when coupling the steered vehicle wheels ( 1 ) with the further wave ( 28 ) or the motor shaft ( 25 ) from the controller ( 5 ) in the manner of a Ser derotors as a function of differences in rotation between telescopic shaft ( 14 . 15 ) and further wave ( 28 ) or motor shaft ( 25 ) is operable.