DE19745733B4 - Steering device for a motor vehicle - Google Patents

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DE19745733B4 DE1997145733 DE19745733A DE19745733B4 DE 19745733 B4 DE19745733 B4 DE 19745733B4 DE 1997145733 DE1997145733 DE 1997145733 DE 19745733 A DE19745733 A DE 19745733A DE 19745733 B4 DE19745733 B4 DE 19745733B4
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Abstract

Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkrad (24), das über eine Lenkspindel mit einem Lenkgetriebemechanismus verbunden ist, welcher letztlich mit den zu lenkenden Rädern verbundene Spurstangen (2) verschiebend antreibt, um einen vom Fahrer am Lenkrad (24) vorgegebenen Radeinschlag zu erzeugen, wobei das Gehäuse (1) des Lenkgetriebemechanismus zur Überlagerung eines fahrerunabhängigen Radeinschlags mittels einer Stelleinrichtung in Bewegungsrichtung der Spurstangen (2) verschiebbar ist, gekennzeichnet durch eine an der Lenkspindel karosseriefest angeordnete Kompensationseinrichtung (23), die angesteuert von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (25) in Abhängigkeit von der aktuellen Stellgröße der Stelleinrichtung ein Kompensations-Drehmoment auf das Lenkrad (24) überträgt, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (25) von einer Sensorik angesteuert ist, die jeweils einen Sensor (26, 27) zum Erfassen eines Drehmomentes und eines Lenkwinkels am Lenkrad (24) entsprechend der aktuellen Stellgröße der Stelleinrichtung aufweist.A steering apparatus for a motor vehicle, comprising a steering wheel (24) which is connected via a steering shaft with a steering gear mechanism which ultimately with the steering wheels connected to the steering rods (2) displaceably drives to generate a predetermined by the driver on the steering wheel (24) Radeinschlag , wherein the housing (1) of the steering gear mechanism for superimposing a driver-independent Radeinschlag by means of an adjusting device in the direction of movement of the tie rods (2) is displaceable, characterized by a on the steering spindle body-mounted compensation device (23), which is controlled by a control and / or regulating device (25) in response to the current manipulated variable of the actuator transmits a compensation torque to the steering wheel (24), wherein the control and / or regulating device (25) is controlled by a sensor, each having a sensor (26, 27) for Detecting a torque and a steering angle on the steering wheel (24) has according to the current manipulated variable of the adjusting device.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. An die Lenkung eines Kraftfahrzeuges werden hinsichtlich der Bewältigung von querdynamisch kritischen Situationen hohe Anforderungen gestellt. Derartige Situationen können durch heftige Lenkmanöver oder äußere Einflüsse, wie Ausweichmanöver oder Seitenwind, hervorgerufen werden. Dadurch wird ein Giermoment erzeugt, das entweder gleichgerichtet zur Eindrehbewegung des Fahrzeuges um seine vertikale Achse ist oder dieser Eindrehbewegung entgegenwirkt. Zum Ausgleich dieses Giermomentes werden bei sogenannten aktiven Lenkungen fahrerunabhängige Radeinschläge überlagert, wodurch Seitenkräfte induziert werden, die zum einen zur Vermeidung von Gierinstabilitäten und zum anderen zur Verbesserung des Fahrzeughandlings und zur Agilitätserhöhung genutzt werden können. Infolge dieser Seitenkräfte wird durch Verschiebung des Lenkgetriebemechanismus mittels einer Stelleinrichtung in Bewegungsrichtung der Spurstange ein Zusatzlenkwinkel erzeugt, der am Lenkrad des Fahrzeuges ein Stellmoment hervorruft, welchem der Fahrer durch einen Gegeneinschlag am Lenkrad nachgeben wird. Dies kann dazu führen, dass die Wirkung der aktiven Lenkung aufgehoben wird.The The invention relates to a steering device according to the preamble of claim 1. To the steering of a motor vehicle are in terms of Coping high demands placed on lateral dynamic critical situations. Such situations can by violent steering maneuvers or external influences, such as evasive action or crosswind. This creates a yaw moment, either rectified to the Eindrehbewegung of the vehicle about its vertical axis or counteracts this Eindrehbewegung. To compensate for this yaw moment are called active Steering driver independent Wheel covers overlaid, whereby lateral forces be induced, on the one hand to avoid greed instabilities and on the other hand used to improve the vehicle handling and agility increase can be. As a result of these lateral forces is by shifting the steering gear mechanism by means of a Adjustment device generates an additional steering angle in the direction of movement of the tie rod, which causes a control torque on the steering wheel of the vehicle, which the driver will give in by a counter-impact on the steering wheel. This can cause that the effect of the active steering is canceled.

In der DE 41 03 067 A1 ist eine Vorrichtung zur Regelung eines Lenkungssystems beschrieben, bei welchem durch Verlagern des Lenkgetriebemechanismus dem vom Fahrer mit seinem Lenkrad vorgegebenen Lenkwinkel ein zusätzlicher Lenkwinkel hinzugefügt werden kann. Dieser zusätzliche Lenkwinkel der lenkbaren Räder stellt sich dabei ein, ohne dass das Lenkrad entsprechend verdreht wird. Dennoch wird der Fahrer an seinem Lenkrad ein aus der Verlagerung des Lenkgetriebemechanismus resultierendes Moment verspüren. In dieser besagten Schrift ist keine Maßnahme, aufgrund derer der Fahrer dieses aus der Verlagerung des Lenkgetriebemechanismus resultierende Moment nicht an seinem Lenkrad spüren könnte vorgesehen; im übrigen geht diese genannte Schrift auf diese geschilderte Problematik überhaupt nicht ein.In the DE 41 03 067 A1 a device for controlling a steering system is described in which by displacing the steering gear mechanism the steering angle predetermined by the driver with his steering wheel, an additional steering angle can be added. This additional steering angle of the steerable wheels adjusts itself, without the steering wheel is rotated accordingly. Nevertheless, the driver will feel on his steering wheel resulting from the displacement of the steering gear mechanism moment. In said document is not a measure by which the driver could not feel this resulting from the displacement of the steering gear mechanism torque on his steering wheel provided; By the way, this document does not address this problem.

In der DE 43 04 664 A1 ist eine besonders ausgebildete Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gezeigt, die eine sog. virtuelle Auftrennung der Antriebsverbindung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebemechanismus gestattet. Laut dieser Schrift werden einzelne Antriebe in dieser besonderen Lenkvorrichtung so angesteuert, dass bei einem automatischen Lenkeingriff, bei dem dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel ein weiterer Lenkwinkel hinzugefügt wird, das Lenkrad weitestgehend bewegungslos bleibt, d. h. dass das Lenkrad nicht entsprechend dem hinzugefügten Lenkwinkel verdreht wird. Dieser Stand der Technik ist für die vorliegende Erfindung jedoch unerheblich, da bei einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriffs des Anspruchs 1 im Falle einer Verlagerung des Lenkgetriebes das Lenkrad nicht entsprechend dem hinzugefügten Lenkwinkel verdreht wird und insbesondere keine eine virtuelle Auftrennung der Antriebsverbindung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebemechanismus vorliegt. Eine Zur Übertragung einer Drehwinkelinformation vom Lenkrad zum Lenkgetriebemechanismus ist bei der vorliegenden Erfindung die besagte Lenkspindel stets mit dem Lenkrad einerseits und mit dem Lenkgetriebemechanismus andererseits verbunden.In the DE 43 04 664 A1 a particularly trained steering device for a motor vehicle is shown, which allows a so-called. Virtual separation of the drive connection between the steering wheel and the steering gear mechanism. According to this document, individual drives are controlled in this particular steering device so that in an automatic steering intervention, in which the steering angle predetermined by the driver another steering angle is added, the steering wheel remains largely motionless, ie that the steering wheel is not rotated according to the added steering angle. However, this prior art is irrelevant to the present invention, since in a steering device according to the preamble of claim 1 in the case of a displacement of the steering gear, the steering wheel is not rotated according to the added steering angle and in particular no virtual separation of the drive connection between the steering wheel and the Steering gear mechanism is present. For transmitting a rotational angle information from the steering wheel to the steering gear mechanism, in the present invention, said steering shaft is always connected to the steering wheel on the one hand and to the steering gear mechanism on the other hand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, bei welcher die eingangs vor der Würdigung des druckschriftlichen Stand des Technik geschilderte Problematik, dass der Fahrer durch einen Gegeneinschlag am Lenkrad den von einer Stelleinrichtung erzeugten Zusatzlenkwinkel quasi wieder aufhebt, nicht auftritt. Mit einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung sollen somit gierkritische Fahrzeugbewegungen ausgeregelt werden und/oder die Fahrzeugagilität erhöht werden sowie die Wirkung einer aktiven Lenkung vollständig erhalten bleiben, wodurch die aktive Fahrsicherheit und der Fahrkomfort erhöht werden.task The present invention is a steering device for a motor vehicle according to the preamble of claim 1 show, in which the at the beginning of the appreciation of the printed prior art described problems, that the driver by a counter-impact on the steering wheel of a Actuator generated canceled additional steering angle quasi, does not occur. With a steering device according to the invention should thus greed-critical vehicle movements are corrected and / or the vehicle agility increase as well as the effect of active steering are fully preserved, thereby the active driving safety and driving comfort are increased.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lenkvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The The object is achieved by a Steering solved with the features of claim 1.

Vorgeschlagen ist somit eine an der Lenkspindel karosseriefest angeordnete Kompensationseinrichtung, die angesteuert von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung in Abhängigkeit von der aktuellen Stellgröße der Stelleinrichtung ein Kompensations-Drehmoment auf das Lenkrad überträgt, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung von einer Sensorik angesteuert ist, die jeweils einen Sensor zum Erfassen eines Drehmomentes und eines Lenkwinkels am Lenkrad entsprechend der aktuellen Stellgröße der Stelleinrichtung aufweist.proposed is thus a body-mounted on the steering shaft compensation device, controlled by a control and / or regulating device in dependence from the current manipulated variable of the actuating device transmits a compensation torque to the steering wheel, the control and / or Control device is controlled by a sensor, each a sensor for detecting a torque and a steering angle Having the steering wheel according to the current manipulated variable of the actuator.

Diese von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung in Abhängigkeit von der aktuellen Stellgröße der Stelleinrichtung des Lenkgetriebemechanismus gesteuerte Kompensationseinrichtung überträgt ein Kompensations-Drehmoment auf das Lenkrad. Eine derartige Kompensationseinrichtung ermöglicht den Ausgleich eines am Lenkrad auftretenden Stellmomentes, welches durch einen Zusatzlenkwinkel infolge der Verschiebung des Lenkgetriebemechanismus mittels der Stelleinrichtung hervorgerufen wird. Durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung wird die Kompensation des am Lenkrad auftretenden Stellmomentes derart gesteuert, dass das Kompensations-Drehmoment am Lenkrad jeweils der aktuellen Stellgröße der Stelleinrichtung des Lenkgetriebemechanismus entspricht. Dadurch wird gewährleistet, dass der Fahrer keinerlei durch Zusatzlenkwinkel hervorgerufene Lenkmomente am Lenkrad spürt, so dass die Systemfunktion nicht durch den Fahrer beeinträchtigt wird und umgekehrt der Fahrer weiterhin genauso über die Kraftschlussverhältnisse zwischen Fahrzeug und Fahrbahn informiert wird, wie er es bisher gewohnt ist.This controlled by a control and / or regulating device in response to the current manipulated variable of the adjusting device of the steering gear mechanism compensation device transmits a compensation torque to the steering wheel. Such a compensation device allows the compensation of a parking torque occurring on the steering wheel, which is caused by an additional steering angle due to the displacement of the steering gear mechanism by means of the adjusting device. By the control and / or regulating device, the compensation of the actuating torque occurring on the steering wheel is controlled such that the compensation torque on the steering wheel in each case the current manipulated variable of the adjusting device of the steering gear mechanism equivalent. This ensures that the driver does not feel any steering moments caused by additional steering angle on the steering wheel, so that the system function is not affected by the driver and conversely, the driver continues to be informed about the adhesion conditions between the vehicle and the roadway, as he is used to.

Dabei ist die Kompensationseinrichtung an einer das Lenkrad mit dem Lenkgetriebemechanismus verbindenden Lenkspindel karosseriefest angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Kompensationseinrichtung direkt an der Stelle angeordnet ist, an der das Stellmoment infolge eines Zusatzlenkwinkels am Lenkgetriebemechanismus auftritt. Dadurch kann das Kompensations-Drehmoment direkt auf die Lenkspindel übertragen werden, so dass keine großen Verluste bei der Drehmomentübertragung auftreten.there is the compensation device on a steering wheel with the steering gear mechanism connecting steering spindle bodywork arranged. This has the Advantage that the compensation device directly at the site is arranged, at which the actuating torque due to an additional steering angle on Steering gear mechanism occurs. This allows the compensation torque transferred directly to the steering shaft so no big ones Losses in torque transmission occur.

Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist von einer Sensorik angesteuert, die jeweils einen Sensor zum Erfassen eines Drehmomentes und eines Lenkwinkels am Lenkrad entsprechend der aktuellen Stellgröße der Stelleinrichtung aufweisen kann. Der Sensor zum Erfassen eines Drehmoments kann zwischen dem Lenkrad und der Kompensationseinrichtung angeordnet sein, wobei der Sensor zum Erfassen eines Lenkwinkels zwischen der Kompensationseinrichtung und dem Lenkgetriebemechanismus platziert sein kann. Mit Hilfe der Sensorik kann ständig der Fahrzustand, insbesondere der Lenkradwinkel und die Fahr- und Giergeschwindigkeit, erfasst werden. Aus diesen Größen kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung unter Verwendung fest abgespeicherter Kennfelder (Soll-Ist-Vergleich) oder eines Regelalgorithmus den zur Unterstützung des Fahrers optimalen Zusatzlenkwinkel berechnen und die Stelleinrichtung und die Kompensationseinrichtung entsprechend ansteuern.The Control and / or regulating device is controlled by a sensor, each having a sensor for detecting a torque and a Steering angle on the steering wheel according to the current manipulated variable of the actuator can have. The sensor for detecting a torque may be between be arranged the steering wheel and the compensation device, wherein the sensor for detecting a steering angle between the compensation device and the steering gear mechanism can be placed. With the help of Sensor technology can be constant the driving condition, in particular the steering wheel angle and the driving and Yaw rate, be detected. From these sizes can the control and / or regulating device using permanently stored Maps (target / actual comparison) or a control algorithm den for support calculate the driver's optimal additional steering angle and the actuator and control the compensation device accordingly.

Ferner kann bei der Auslegung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung berücksichtigt werden, dass der maximale Einschlag der Fahrzeugräder durch die Stelleinrichtung um den infolge des Zusatzlenkwinkels überlagerten Einschlag erhöht wird. Damit die Fahrzeugräder beispielsweise nicht die Radkästen der Fahrzeugkarosserie berühren, muss die Stelleinrichtung rechtzeitig von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung deaktiviert werden. Das heißt, dass der Lenkradeinschlag und der überlagerte Einschlag kleiner oder gleich dem maximal zulässigen Einschlag der Fahrzeugräder ist.Further can be taken into account in the design of the control and / or regulating device be that the maximum impact of the vehicle wheels through the adjusting device to the superimposed as a result of the additional steering angle Impact increased becomes. So that the vehicle wheels for example, not the wheel arches touch the vehicle body, the adjuster must be timed by the control and / or regulating device be deactivated. This means, that the steering wheel angle and the superimposed impact smaller or equal to the maximum allowable Impact of the vehicle wheels is.

In vorteilhafter Weise kann die Kompensationseinrichtung ein Elektromotor sein, wobei die Lenkspindel den Läufer des Motors darstellen kann und somit der Elektromotor direkt auf die Lenkspindel wirken kann. Ein solcher Elektromotor ist einfach ausgebildet und benötigt nur einen geringen Einbauraum. Da der Elektromotor bei der Kompensation des von der Stelleinrichtung verursachten Drehmoments kurzzeitig hohen Belastungen ausgesetzt ist, die eine starke Erwärmung zur Folge haben, kann zur Überwachung der Temperatur des Elektromotors ein Temperatursensor am Gehäuse des Elektromotors vorgesehen sein.In Advantageously, the compensation device can be an electric motor be, with the steering shaft representing the rotor of the engine can and thus the electric motor act directly on the steering shaft can. Such an electric motor is simple and only needed a small installation space. As the electric motor in the compensation the torque caused by the actuator short-term exposed to high loads, which is a strong heating to Consequence, can for monitoring the temperature of the electric motor, a temperature sensor on the housing of the Be provided electric motor.

Weiterhin kann die Kompensationseinrichtung eine Verschiebehülse sein. Eine solche Verschiebehülse hat den Vorteil, dass diese neben der Erzeugung eines Kompensations-Drehmomentes zusätzlich einen axialen Längenausgleich der Spindel bei einer Verschiebebewegung des Lenkgetriebemechanismus schafft.Farther the compensation device may be a sliding sleeve. Such a sliding sleeve has the advantage that in addition to the generation of a compensation torque in addition to a axial length compensation the spindle during a sliding movement of the steering gear mechanism creates.

Ferner kann die Stelleinrichtung direkt in den Lenkgetriebemechanismus derart eingreifen, dass bei Verschiebung der Spurstange ein Lenkwinkel an der Lenksäule hervorgerufen wird. Hierfür ist es erforderlich, dass die Kompensationseinrichtung einen entsprechenden Kompensations-Winkel auf das Lenkrad überträgt. Dies ist beispielsweise mittels der im vorhergehenden Absatz genannten Verschiebehülse möglich, indem deren Radialbewegung freigegeben wird.Further can the adjusting device directly into the steering gear mechanism intervene such that upon displacement of the tie rod, a steering angle on the steering column is caused. Therefor it is necessary that the compensation device has a corresponding Compensation angle transfers to the steering wheel. This is for example possible by means of the sliding sleeve referred to in the preceding paragraph, by whose radial movement is released.

Der Lenkgetriebemechanismus kann in karosseriefesten Führungen verschiebbar angeordnet sein. Hierbei können die Führungen parallel zur Längsachse des Lenkgetriebemechanismus bzw. zur Bewegungsrichtung der Spurstange desselben angeordnet sein, so dass eine translatorische Verschiebung des gesamten Lenkgetriebemechanismus entlang dessen Längsachse mittels der Stelleinrichtung möglich ist.Of the Steering gear mechanism can be used in body-fixed guides be arranged slidably. Here, the guides can be parallel to the longitudinal axis the steering gear mechanism or to the direction of movement of the tie rod be arranged so that a translational displacement the entire steering gear mechanism along its longitudinal axis possible by means of the adjusting device is.

In vorteilhafter Weise können die Führungen konzentrisch um den Lenkgetriebemechanismus herum angeordnet sein, wodurch eine kompakte Einheit von Führungen und Lenkgetriebemechanismus erreicht wird. Gleichfalls können der für den Lenkgetriebemechanismus erforderliche Einbauraum verringert werden und mögliche zusätzlich auftretenden Momente bei der Axialverschiebung des Lenkgetriebemechanismus vermieden werden.In can advantageously the guides concentric be arranged around the steering gear mechanism, whereby a compact unit of guides and steering gear mechanism is achieved. Likewise, the for the Steering gear mechanism required installation space can be reduced and possible additionally occurring moments in the axial displacement of the steering gear mechanism be avoided.

Eine weitere Reduzierung des Einbauraums des Lenkgetriebemechanismus kann erreicht werden, wenn die Stelleinrichtung in einer der Führungen integriert ist. Hierbei wird eine kompakte Einheit von Stelleinrichtung, Führung und Lenkgetriebemechanismus geschaffen, wobei weitere unbeabsichtigte Momente beim Betätigen der Stelleinrichtung vermieden werden, wie beispielsweise Kippmomente um einen Steg zwischen der Stelleinrichtung und dem Lenkgetriebemechanismus.A further reduction of the installation space of the steering gear mechanism can be achieved if the adjusting device integrated in one of the guides is. Here is a compact unit of actuator, guide and Steering gear mechanism created, with further unintentional moments when pressed the adjusting device are avoided, such as tilting moments around a land between the actuator and the steering gear mechanism.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Stelleinrichtung ein hydraulisch oder pneumatisch angetriebener Stellzylinder sein. Ein solcher Stellzylinder kann in einfacher Weise durch eine gesteuerte Druckänderung eine Verschiebebewegung des Lenkgetriebemechanismus erzeugen. Der Stellzylinder kann sowohl parallel zur Längsachse des Lenkgetriebemechanismus als auch konzentrisch um den Lenkgetriebemechanismus herum karosseriefest angeordnet sein. Aufgrund der Linearbewegung des Kolbens des Stellzylinders ist eine einfache Kraftübertragung in eine entsprechende Linearbewegung und translatorische Verschiebung des Lenkgetriebemechanismus möglich. Der Stellzylinder kann an entsprechende bereits vorhandene Versorgungsleitungen für ein hydraulisches oder pneumatisches Medium am Fahrzeug angeschlossen werden.According to a preferred embodiment According to the invention, the adjusting device may be a hydraulically or pneumatically driven adjusting cylinder. Such a control cylinder can generate a sliding movement of the steering gear mechanism in a simple manner by a controlled pressure change. The actuating cylinder can be arranged fixed to the body both parallel to the longitudinal axis of the steering gear mechanism and concentric about the steering gear mechanism. Due to the linear movement of the piston of the actuating cylinder is a simple power transmission in a corresponding linear movement and translational displacement of the steering gear mechanism possible. The actuating cylinder can be connected to corresponding already existing supply lines for a hydraulic or pneumatic medium on the vehicle.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Stelleinrichtung ein Stellmotor mit einem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe und einem Spindel-Mutter-Trieb sein. Hierbei wird die Rotationsbewegung des Stellmotors und des Untersetzungsgetriebes über den Spindel-Mutter-Trieb in eine Linearbewegung zur Axialverschiebung des Lenkgetriebemechanismus umgewandelt. Ein derartiger Antrieb ermöglicht eine große Kraftverstärkung, die für die Verschiebung des Lenkgetriebemechanismus vorteilhaft ist. Das Gewinde der Spindel kann selbsthemmend sein, so dass bei Ausfall des Steuersystems der Lenkgetriebemechanismus nicht verschoben werden kann.To a further embodiment the invention, the adjusting device, a servomotor with a downstream reduction gear and a spindle nut drive. Here, the rotational movement of the servomotor and the reduction gear on the Spindle-nut drive in a linear movement for axial displacement converted the steering gear mechanism. Such a drive allows a big Boosting, the for the Displacement of the steering gear mechanism is advantageous. The thread The spindle can be self-locking, so that in case of failure of the control system the steering gear mechanism can not be moved.

Ferner kann die Stelleinrichtung ein Linearmotor sein, der als abgewickelter Asynchronmotor ausgebildet ist. Hierbei werden von einem Stator Wirbelströme erzeugt, die eine Verschiebung eines Läufers zur Folge haben, wodurch eine Linearverschiebung des Lenkgetriebemechanismus erreicht wird.Further the adjusting device may be a linear motor, which as unwound Asynchronous motor is formed. Here are of a stator eddy currents generated, which result in a displacement of a runner, which a linear displacement of the steering gear mechanism is achieved.

Desweiteren kann die Stelleinrichtung ein Elektromagnet sein, wobei an dem Lenkgetriebemechanismus eine Eisenplatte befestigt ist, die über diesen Elektromagnet angezogen bzw. abgestoßen wird. Der regelbare Gleichstrommagnet wandelt den ihm zugeführten elektrischen Strom in eine proportionale Kraft um, die eine Verschiebung der Eisenplatte bzw. des gesamten Lenkgetriebemechanismus bewirkt.Furthermore For example, the adjusting device may be an electromagnet, wherein on the steering gear mechanism An iron plate is attached, which attracted via this electromagnet or repelled. The adjustable DC solenoid converts the electrical power supplied to it Current into a proportional force around, which is a shift of Iron plate or the entire steering gear mechanism causes.

Um die jeweilige Stellung des Lenkgetriebemechanismus festzulegen, kann die Stelleinrichtung mit einer Verriegelungseinrichtung versehen sein. Eine derartige Verriegelungseinrichtung gewährleistet eine entsprechende Sicherheit bei Ausfall der Stelleinrichtung, wie beispielsweise bei Ausfall der Druckquelle eines Stellzylinders. Außerdem kann mittels der Verriegelungseinrichtung vermieden werden, dass unbeabsichtigte Krafteinwirkungen auf das Betätigungselement der Stelleinrichtung durch äußere Einflüsse eine unerwünschte Verschiebebewegung des Lenkgetriebemechanismus hervorrufen.Around determine the respective position of the steering gear mechanism, can provide the adjusting device with a locking device be. Such a locking device ensures a corresponding safety in case of failure of the control device, such as in case of failure of the pressure source of an actuating cylinder. Furthermore can be avoided by means of the locking device that unintentional force effects on the actuating element of the adjusting device due to external influences undesirable Cause displacement movement of the steering gear mechanism.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die aus der Zeichnung ersichtlich sind. In der Zeichnung zeigen:The Invention is based on embodiments explains which are apparent from the drawing. In the drawing show:

1 eine Draufsicht eines Lenkgetriebemechanismus mit einer Führungsanordnung und einer Stelleinrichtung nach einer ersten Ausführungsform; 1 a plan view of a steering gear mechanism with a guide assembly and an adjusting device according to a first embodiment;

2 eine Draufsicht des Lenkgetriebemechanismus aus 1 mit einer Führungsanordnung nach einer zweiten Ausführungsform; 2 a plan view of the steering gear mechanism 1 with a guide assembly according to a second embodiment;

3 einen Schnitt in Richtung der Pfeile A aus 2 gesehen; 3 a section in the direction of the arrows A from 2 seen;

4 eine Draufsicht des Lenkgetriebemechanismus aus 2 mit einer in eine der Führungen integrierten Stelleinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform; 4 a plan view of the steering gear mechanism 2 with an integrated into one of the guides adjusting device according to a second embodiment;

5 einen Schnitt in Richtung der Pfeile A aus 4 gesehen; 5 a section in the direction of the arrows A from 4 seen;

6 eine Draufsicht des Lenkgetriebemechanismus aus 2 mit einer Stelleinrichtung nach einer dritten Ausführungsform; 6 a plan view of the steering gear mechanism 2 with an adjusting device according to a third embodiment;

7 eine Draufsicht des Lenkgetriebemechanismus mit einer Stelleinrichtung nach einer vierten Ausführungsform; 7 a plan view of the steering gear mechanism with an adjusting device according to a fourth embodiment;

8 eine Draufsicht des Lenkgetriebemechanismus mit einer Stelleinrichtung nach einer fünften Ausführungsform; 8th a plan view of the steering gear mechanism with an adjusting device according to a fifth embodiment;

9 eine Draufsicht einer Lenkvorrichtung mit einer Stelleinrichtung, einer Kompensationseinrichtung und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung; 9 a plan view of a steering device with an adjusting device, a compensation device and a control and / or regulating device;

10 eine Draufsicht einer Kompensationseinrichtung nach einer ersten Ausführungsform; 10 a plan view of a compensation device according to a first embodiment;

11 eine Draufsicht einer Kompensationseinrichtung nach einer zweiten Ausführungsform; und 11 a plan view of a compensation device according to a second embodiment; and

Wie aus 1 ersichtlich, weist ein Lenkgetriebemechanismus ein Gehäuse 1 auf, an dessen beiden Enden jeweils eine Spurstange 2 verschiebbar angeordnet ist. Eine Lenkspindel 3 greift durch die Wand des Gehäuses 1 hindurch in den Lenkgetriebemechanismus ein. Das Gehäuse 1 ist mittels zweier Stützen 4 in zwei karosseriefesten Führungen 5 gelagert, die sich parallel zur Längsachse des Gehäuses 1 derart erstrecken, daß das Gehäuse 1 in Bewegungsrichtung der Spurstangen 2 verschiebbar ist. An der den Führungen 5 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 ist mittels eines Steges 6 eine karosseriefeste Stelleinrichtung in Form eines Stellzylinders 7 angeordnet, der sich parallel zur Längsachse des Gehäuses 1 derart erstreckt, daß das Gehäuse 1 translatorisch verschiebbar ist. Ferner ist der Stellzylinder 7 mit einer karosseriefesten Verriegelungseinrichtung 8 zum Festlegen der jeweiligen Stellung des Lenkgetriebemechanismus versehen. Der Stellzylinder 7 wird hydraulisch oder pneumatisch angetrieben und weist einen Kolben 9 auf, der mittels einer Kolbenstange 10 mit dem Steg 6 fest verbunden ist, wobei die Kolbenstange 10 mittels der Verriegelungseinrichtung 8 arretierbar ist, wenn beispielsweise ein Unterbrechung im hydraulischen oder pneumatischen Versorgungssystem des -Fahrzeuges eintritt.How out 1 As can be seen, a steering gear mechanism comprises a housing 1 on, at its two ends in each case a tie rod 2 slidably arranged. A steering spindle 3 reaches through the wall of the housing 1 through in the steering gear mechanism. The housing 1 is by means of two supports 4 in two body-fixed guides 5 mounted parallel to the longitudinal axis of the housing 1 extend such that the housing 1 in Direction of movement of the tie rods 2 is displaceable. At the guides 5 opposite side of the housing 1 is by means of a bridge 6 a body-mounted adjusting device in the form of an actuating cylinder 7 arranged parallel to the longitudinal axis of the housing 1 extends such that the housing 1 is translationally displaceable. Furthermore, the actuating cylinder 7 with a body-mounted locking device 8th provided for determining the respective position of the steering gear mechanism. The actuating cylinder 7 is driven hydraulically or pneumatically and has a piston 9 on, by means of a piston rod 10 with the jetty 6 is firmly connected, the piston rod 10 by means of the locking device 8th can be locked, for example, if an interruption in the hydraulic or pneumatic supply system of the vehicle occurs.

Bei Einwirken von Seitenkräften auf das Fahrzeug, wie Seitenwind, wird ein infolgedessen auftretender fahrerunabhängiger Radeinschlag, d. h. ein Verschieben der Spurstangen 2, durch einen Zusatzlenkwinkel überlagert, der dadurch erzeugt wird, daß das Gehäuse 1 des Lenkgetriebemechanismus mittels des Stellzylinders 7 in Bewegungsrichtung der Mittelachse des Gehäuses 1 des Lenkgetriebemechanismus verschoben wird.When side forces act on the vehicle, such as crosswinds, a driver-independent wheel impact occurring as a result, ie a shifting of the tie rods, will occur 2 superimposed by an additional steering angle, which is generated by the fact that the housing 1 the steering gear mechanism by means of the adjusting cylinder 7 in the direction of movement of the central axis of the housing 1 the steering gear mechanism is moved.

Wie aus 2 ersichtlich, ist das Gehäuse 1 des Lenkgetriebemechanismus in zwei karosseriefesten Führungen 11 gelagert, die konzentrisch um das Gehäuse 1 angeordnet sind. Hierbei ist das Gehäuse 1 ebenfalls mittels des Stellzylinders 7 in Bewegungsrichtung der Spurstangen 2 verschiebbar.How out 2 can be seen, is the case 1 the steering gear mechanism in two body-fixed guides 11 stored concentrically around the housing 1 are arranged. Here is the case 1 also by means of the adjusting cylinder 7 in the direction of movement of the tie rods 2 displaceable.

In 3 ist ein Schnitt der einen Führung 11 aus 2 dargestellt, wobei die kompakte Bauweise der Führung 11 zusammen mit dem Gehäuse 1 ersichtlich ist. Hierbei weist der Lenkgetriebemechanismus eine Zahnstange 12 auf, die innerhalb des Gehäuses 1 verschiebbar angeordnet ist.In 3 is a cut of a guide 11 out 2 illustrated, with the compact design of the guide 11 together with the housing 1 is apparent. Here, the steering gear mechanism has a rack 12 on that inside the case 1 slidably arranged.

Aus 4 ist eine Stelleinrichtung ersichtlich, die als Stellzylinder 13 ausgebildet ist und die in der einen Führung 11 integriert ist, wodurch eine noch kompaktere Bauweise erreicht wird. 5 zeigt einen Schnitt des Stellzylinders 13, die konzentrisch um die Führung 11 und das Gehäuse 1 herum angeordnet ist, wobei der Stellzylinder 13 hydraulisch oder pneumatisch ansteuerbar ist.Out 4 is an adjusting device can be seen as the actuating cylinder 13 is trained and in the one guide 11 is integrated, whereby an even more compact design is achieved. 5 shows a section of the adjusting cylinder 13 concentrating on the leadership 11 and the case 1 is arranged around, wherein the actuating cylinder 13 can be controlled hydraulically or pneumatically.

Aus 6 ist eine Stelleinrichtung ersichtlich, die einen Stellmotor 14 mit einem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe 15 und einem Spindel-Mutter-Trieb 16 aufweist. Das Untersetzungsgetriebe 15 ist als Planetengetriebe ausgebildet, dessen Rotationsbewegung mittels des Spindel-Mutter-Triebs 16 in eine Linearbewegung zum Verschieben des Gehäuses 1 des Lenkgetriebemechanismus umgewandelt wird. Hierbei ist nicht unbedingt eine Verriegelungseinrichtung erforderlich, da der Spindel-Mutter-Trieb 16 selbsthemmend ist und bei einem Ausfall des Stellmotors 14 die jeweilige Stellung des Gehäuses 1 automatisch arretiert wird.Out 6 is an adjusting device can be seen, which is a servomotor 14 with a downstream reduction gear 15 and a spindle nut shoot 16 having. The reduction gear 15 is designed as a planetary gear, whose rotational movement by means of the spindle nut drive 16 in a linear movement to move the housing 1 the steering gear mechanism is converted. This is not necessarily a locking device required because the spindle-nut drive 16 self-locking and in case of failure of the servomotor 14 the respective position of the housing 1 automatically locked.

Eine weitere Ausführungsform der Stelleinrichtung ist aus 7 ersichtlich, wobei die Stelleinrichtung ein Linearmotor 17 ist. Der Linearmotor 17 weist einen karosseriefesten Stator 18 und einen Läufer 19 auf, die relativ zueinander verschiebbar sind, wobei der Stator 18 Wirbelströme erzeugt, die eine Verschiebung des Läufers 19 und folglich des Gehäuses 1 bewirken.Another embodiment of the actuator is off 7 can be seen, wherein the adjusting device is a linear motor 17 is. The linear motor 17 has a body-fixed stator 18 and a runner 19 on, which are relatively displaceable, wherein the stator 18 Eddy currents generated a displacement of the rotor 19 and consequently of the housing 1 cause.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Stelleinrichtung, wobei diese als Elektromagnet 20 ausgebildet ist. Hierbei ist an dem Steg 6 eine Eisenplatte 21 angebracht, die durch die Kraft des Elektromagneten 20 linear verschoben werden kann. Weiterhin ist zwischen dem Elektromagneten 20 und der Eisenplatte 21 eine Druckfeder 22 angeordnet, deren Federkraft der Magnetkraft des Elektromagneten 20 entgegenwirkt, um eine schlagartige Verschiebung des Gehäuses 1 zu vermeiden und damit eine feinfühlige Regelung und beliebige Zwischenstellungen des Lenkgetriebemechanismus zu ermöglichen. 8th shows a further embodiment of the adjusting device, wherein this as an electromagnet 20 is trained. Here is the bridge 6 an iron plate 21 attached by the force of the electromagnet 20 can be moved linearly. Furthermore, between the electromagnet 20 and the iron plate 21 a compression spring 22 arranged, whose spring force of the magnetic force of the electromagnet 20 counteracts a sudden displacement of the housing 1 to avoid and thus to allow a sensitive control and any intermediate positions of the steering gear mechanism.

Aus 9 ist eine Lenkvorrichtung ersichtlich, die mit einer Kompensationseinrichtung 23 zum Kompensieren des durch den Zusatzlenkwinkel hervorgerufenen Drehmoments versehen ist. Die Kompensationseinrichtung 23 ist an der Lenkspindel 3 karosseriefest angeordnet, welche ein Lenkrad 24 mit dem Gehäuse 1 des Lenkgetriebemechanismus verbindet. Zwischen der Stelleinrichtung in Form des Stellzylinders 7 und der Kompensationseinrichtung 23 ist eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 25 angeordnet, die von einer Sensorik angesteuert wird. Die Sensorik weist einen Sensor 26 zum Erfassen eines Drehmoments am Lenkrad und einen Sensor 27 zum Erfassen eines Lenkwinkels am Lenkrad entsprechend der aktuellen Stellgröße des Stellzylinders 7 auf. Der Sensor 26 ist zwischen dem Lenkrad 24 und der Kompensationseinrichtung 23 angeordnet, wobei der Sensor 27 zwischen der Kompensationseinrichtung 23 und dem Gehäuse 1 des Lenkgetriebemechanismus vorgesehen ist.Out 9 is a steering device can be seen, with a compensation device 23 is provided for compensating the caused by the additional steering angle torque. The compensation device 23 is on the steering spindle 3 Bodywork arranged, which is a steering wheel 24 with the housing 1 the steering gear mechanism connects. Between the adjusting device in the form of the adjusting cylinder 7 and the compensation device 23 is a control and / or regulating device 25 arranged, which is controlled by a sensor. The sensor has a sensor 26 for detecting a torque on the steering wheel and a sensor 27 for detecting a steering angle on the steering wheel according to the current manipulated variable of the actuating cylinder 7 on. The sensor 26 is between the steering wheel 24 and the compensation device 23 arranged, the sensor 27 between the compensation device 23 and the housing 1 the steering gear mechanism is provided.

Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 25 ermittelt durch einen Soll-Ist-Vergleich den optimalen Zusatzlenkwinkel und steuert den Stellzylinder 7 sowie die Kompensationseinrichtung 23 entsprechend an. Dabei überträgt die Kompensationseinrichtung 23 auf das Lenkrad 24 ein Kompensations-Drehmoment, welches der aktuellen Stellgröße des Stellzylinders 7 entspricht.The control and / or regulating device 25 determined by a target-actual comparison, the optimum additional steering angle and controls the actuating cylinder 7 and the compensation device 23 accordingly. In this case, the compensation device transmits 23 on the steering wheel 24 a compensation torque, which is the current manipulated variable of the actuating cylinder 7 equivalent.

Aus 10 ist eine Kompensationseinrichtung ersichtlich, die als Elektromotor 29 ausgebildet ist, wobei die Lenkspindel 3 den Läufer darstellt. Das heißt, daß der Elektromotor 29 das zur Kompensation des durch den Zusatzlenkwinkel hervorgerufenen Drehmoments erforderliche Kompensations-Drehmoment auf die Lenkspindel 3 überträgt.Out 10 is a compensation device can be seen as an electric motor 29 educated is, with the steering shaft 3 represents the runner. That is, the electric motor 29 the required to compensate for the additional steering angle caused by the torque compensation torque on the steering shaft 3 transfers.

11 zeigt eine Kompensationseinrichtung in Form einer karosseriefesten Verschiebehülse 30, wobei die Lenkspindel 3 unterbrochen ist. Über eine Keilwellenverzahnung 31 an dem einen Teil. der Lenkspindel 3 wird ein Kompensations-Drehmoment von der Verschiebehülse 30 auf die Lenkspindel 3 übertragen. Gleichzeitig kann über diese Keilwellenverzahnung 31 eine Axialverschiebung der beiden Teile der Lenkspindel 3 zueinander erfolgen. Eine solche Axialverschiebung ist für den Längenausgleich der Lenkspindel 3 infolge der Verschiebung des Lenkgetriebemechanismus erforderlich. An dem anderen Teil der Lenkspindel 3 ist eine Schrägverzahnung 32 vorgesehen, um einen Kompensations-Lenkwinkel auf das Lenkrad übertragen zu können, wenn infolge eines Direkteingriffs in den Lenkgetriebemechanismus eine Rotationsbewegung der Lenksäule 3 eintritt. 11 shows a compensation device in the form of a body-mounted sliding sleeve 30 , where the steering spindle 3 is interrupted. About a spline 31 on the one part. the steering spindle 3 becomes a compensation torque from the sliding sleeve 30 on the steering spindle 3 transfer. At the same time, this spline can be used 31 an axial displacement of the two parts of the steering shaft 3 done to each other. Such an axial displacement is for the length compensation of the steering spindle 3 required due to the displacement of the steering gear mechanism. At the other part of the steering spindle 3 is a helical toothing 32 provided to transmit a compensation steering angle to the steering wheel when, due to a direct engagement in the steering gear mechanism, a rotational movement of the steering column 3 entry.

Claims (11)

Lenkvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenkrad (24), das über eine Lenkspindel mit einem Lenkgetriebemechanismus verbunden ist, welcher letztlich mit den zu lenkenden Rädern verbundene Spurstangen (2) verschiebend antreibt, um einen vom Fahrer am Lenkrad (24) vorgegebenen Radeinschlag zu erzeugen, wobei das Gehäuse (1) des Lenkgetriebemechanismus zur Überlagerung eines fahrerunabhängigen Radeinschlags mittels einer Stelleinrichtung in Bewegungsrichtung der Spurstangen (2) verschiebbar ist, gekennzeichnet durch eine an der Lenkspindel karosseriefest angeordnete Kompensationseinrichtung (23), die angesteuert von einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (25) in Abhängigkeit von der aktuellen Stellgröße der Stelleinrichtung ein Kompensations-Drehmoment auf das Lenkrad (24) überträgt, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (25) von einer Sensorik angesteuert ist, die jeweils einen Sensor (26, 27) zum Erfassen eines Drehmomentes und eines Lenkwinkels am Lenkrad (24) entsprechend der aktuellen Stellgröße der Stelleinrichtung aufweist.Steering device for a motor vehicle, with a steering wheel ( 24 ), which is connected via a steering shaft with a steering gear mechanism, which ultimately connected to the wheels to be steered tie rods ( 2 ) to one of the driver on the steering wheel ( 24 ) predetermined wheel impact, wherein the housing ( 1 ) of the steering gear mechanism for superposition of a driver-independent Radeinschlag means of an adjusting device in the direction of movement of the tie rods ( 2 ) is displaceable, characterized by a compensation device arranged on the body of the steering spindle ( 23 ) controlled by a control and / or regulating device ( 25 ) depending on the current manipulated variable of the adjusting device, a compensation torque on the steering wheel ( 24 ), whereby the control and / or regulating device ( 25 ) is driven by a sensor, each having a sensor ( 26 . 27 ) for detecting a torque and a steering angle at the steering wheel ( 24 ) according to the current manipulated variable of the adjusting device. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (26) zum Erfassen eines Drehmomentes zwischen dem Lenkrad (24) und der Kompensationseinrichtung (23) und der Sensor (27) zum Erfassen eines Lenkwinkels zwischen der Kompensationseinrichtung (23) und dem Lenkgetriebemechanismus vorgesehen sind.Steering device according to claim 1, characterized in that the sensor ( 26 ) for detecting a torque between the steering wheel ( 24 ) and the compensation device ( 23 ) and the sensor ( 27 ) for detecting a steering angle between the compensation device ( 23 ) and the steering gear mechanism are provided. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung ein Elektromotor (29) ist.Steering device according to claim 1 or 2, characterized in that the compensation device is an electric motor ( 29 ). Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinrichtung eine Verschiebehülse (30) ist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation device is a sliding sleeve ( 30 ). Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkgetriebemechanismus in karosseriefesten Führungen (5; 11) verschiebbar angeordnet ist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the steering gear mechanism in body-mounted guides ( 5 ; 11 ) is arranged displaceably. Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (11) konzentrisch um den Lenkgetriebemechanismus herum angeordnet sind.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the guides ( 11 ) are arranged concentrically around the steering gear mechanism around. Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung in einer der Führungen (11) integriert ist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device in one of the guides ( 11 ) is integrated. Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung ein hydraulisch oder pneumatisch angetriebener Stellzylinder (7; 13) ist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device is a hydraulically or pneumatically driven actuating cylinder ( 7 ; 13 ). Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung ein Stellmotor (14) mit einem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe (15) und einem Spindel-Mutter-Trieb (16) ist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device is a servomotor ( 14 ) with a downstream reduction gear ( 15 ) and a spindle nut shoot ( 16 ). Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung ein Linearmotor (17) oder ein Elektromagnet (20) ist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device is a linear motor ( 17 ) or an electromagnet ( 20 ). Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung mit einer Verriegelungseinrichtung (8) zum Festlegen der jeweiligen Stellung des Lenkgetriebemechanismus versehen ist.Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device with a locking device ( 8th ) is provided for fixing the respective position of the steering gear mechanism.
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