DE19906703B4 - Actuator for a vehicle steering device - Google Patents
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Abstract
Stellglied zum überlagerten Lenkeingriff in einer Fahrzeug-Lenkvorrichtung, mit einer Eingangswelle (16) zum Ankoppeln an das Lenkrad (10) der Lenkvorrichtung und einer Ausgangswelle (17) zum Ankoppeln an das Lenkgetriebe (13) der Lenkvorrichtung, mit einem Elektromotor (18), der einen in einem Motorgehäuse (22) aufgenommenen Stator (23) und einen auf einer mit der Ausgangswelle (17) über ein Überlagerungsgetriebe verbundenen Rotorwelle (27) drehfest sitzenden Rotor (26) aufweist, und mit einer einen Elektromagneten (37) mit Magnetspule (38) und Magnetjoch (39) und einen Anker (41) aufweisenden elektromagnetischen Bremse (21), die so ausgebildet ist, daß sie im geschlossenen Zustand einer Relativbewegung zwischen Ein- und Ausgangswelle (16, 17) blockiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (26) des Elektromotors (18) permanentmagneterregt ist, der Stator (23) eine Ankerwicklung (24) trägt und das Motorgehäuse (22) undrehbar festgelegt ist, daß der Elektromagnet (37) der elektromagnetischen Bremse (21) am Motorgehäuse (22) festgelegt ist und sein mit dem Anker (41) zusammenwirkendes Magnetjoch (39) einen feststehenden...actuator to the superimposed Steering engagement in a vehicle steering device, with an input shaft (16) for coupling to the steering wheel (10) of the steering device and a Output shaft (17) for coupling to the steering gear (13) of the steering device, with an electric motor (18) having one in a motor housing (22) received stator (23) and one on one with the output shaft (17) about connected to a superposition gearbox Rotor shaft (27) rotatably seated rotor (26), and with one an electromagnet (37) with magnetic coil (38) and magnetic yoke (39) and an armature (41) having electromagnetic brake (21) which is designed to be in the closed state a relative movement between the input and output shaft (16, 17) blocked, characterized in that the Rotor (26) of the electric motor (18) is permanentlymagneterregt, the stator (23) carries an armature winding (24) and the motor housing (22) is defined non - rotatably, that the electromagnet (37) of the electromagnetic brake (21) on the motor housing (22) is fixed and its magnetic yoke (39) cooperating with the armature (41) fixed ...
Description
Die Erfindung geht aus von einem Stellglied zum überlagerten Lenkeingriff in einer Fahrzeug-Lenkvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The Invention is based on an actuator for superimposed steering intervention in a vehicle steering device the genus defined in the preamble of claim 1.
Mit solchen Stellgliedern wird der Lenkwinkel der Fahrzeugräder unabhängig vom Lenkradwinkel verändert, wodurch Vorteile hinsichtlich Fahrdynamik, Fahrsicherheit und Fahrkomfort erzielt werden.With such actuators, the steering angle of the vehicle wheels is independent of Steering wheel angle changed, which offers advantages in terms of driving dynamics, driving safety and driving comfort be achieved.
Bei
einer Lenkvorrichtung für
ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, (
Da sich bei geschlossener Bremse das Stellergehäuse bei der Übertragung eines Lenkmoments von der Eingangswelle auf die mit dieser koaxialen Ausgangswelle verdreht, müssen die Zuführleitungen zu den Kollektorbürsten und der Magnetspule des Elektromagneten so ausgebildet sein, daß sie eine solche begrenzte Drehbewegung zulassen und sich keine Materialermüdungen durch die ständigen Bewegungen einstellen. Mögliche Beispiele für solche drehbeweglichen Stromzuführungen, die entsprechend dem Drehwinkelbereich des Lenkrads ca. zwei Umdrehungen des Stellergehäuses in die eine oder andere Drehrichtung ausgleichen müssen, sind Wickelfedern mit spiralförmig aufgewickeltem Breitbandkabel oder Schleifereinheiten. Bedingt durch die Festlegung des Stators des Elektromotors und der elektromagnetischen Bremse an dem Stellergehäuse weist das Stellglied eine relativ große Massenträgheit auf. Darüber hinaus müssen bei der Lenkwinkelüberlagerung der Rotor des Elektromotors und der Anker der elektromagnetischen Bremse sowie die den Anker tragende Flanschnabe der Rotorwelle beschleunigt werden, und das daraus resultierende Beschleunigungsmoment muß über das Stellergehäuse und der mit ihm drehfest verbundenen Eingangswelle am Lenkrad abgestützt werden, was im Lenkrad merkbar ist.There when the brake is closed, the actuator housing during transmission a steering torque from the input shaft to the coaxial with this output shaft twisted, must the supply lines to the collector brushes and the solenoid of the electromagnet are designed to be a allow such limited rotational movement and no material fatigue due the constant movements to adjust. Possible examples for such rotary power supplies, the corresponding to the rotation angle range of the steering wheel about two turns of the actuator housing in one or the other direction of rotation must be compensated, coil springs with spiral coiled broadband cable or slider units. Due the definition of the stator of the electric motor and the electromagnetic Brake on the actuator housing points the actuator is a relatively large Inertia on. About that have to go out at the steering angle overlay the rotor of the electric motor and the armature of the electromagnetic Accelerates the brake as well as the armature hub supporting the rotor shaft be, and the resulting acceleration torque must over the actuator housing and the input shaft rotatably connected thereto are supported on the steering wheel, what is noticeable in the steering wheel.
Ein
bekannter Aktuator für
eine Fahrzeuglenkung (
Ein
Stellglied zum überlagerten
Lenkeingriff in einer Fahrzeuglenkvorrichtung ist auch aus der
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Das erfindungsgemäße Stellglied mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß sämtliche stromführenden Teile des Elektromotors und der elektromagnetischen Bremse feststehend sind und damit die Verwendung von einfachen, starren und preiswerten Stromzuführungen möglich wird. Da gleichzeitig die stromführenden Teile die größten Massen darstellen, sind nur noch kleine, leichtgewichtige drehende Teile vorhanden, und das Stellglied besitzt damit eine wesentlich reduzierte Massenträgheit. Durch die räumliche Festlegung des Motorgehäuses wird das erforderliche Beschleunigungsmoment für den Rotor und für die drehenden Teile der elektromagnetischen Bremse am Gehäuse und nicht am Lenkrad abgestützt. Alle feststehenden Bauteile, wie Stator des Elektromotors, Elektromagnet der elektromagnetischen Bremse, können in einer Baueinheit zusammengefaßt werden, was die Montage wesentlich erleichtert.The actuator according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that all current-carrying parts of the electric motor and the electromagnetic brake fixed and thus the use of simple, rigid and inexpensive power supply is possible. At the same time as the live parts represent the largest masses, only small, lightweight rotating parts are present, and the actuator thus has a significantly reduced inertia. The spatial definition of the motor housing, the required acceleration torque for the rotor and for the rotating parts of the electromagnetic brake is supported on the housing and not on the steering wheel. All fixed components, such as the stator of the electric motor, solenoid of the electromagnetic brake, can be combined in one unit, which facilitates the assembly considerably.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Stellglieds möglich.By in the further claims listed activities are advantageous developments and improvements of the claim 1 specified actuator possible.
Mit
einem in vorteilhafter Weise als Planetengetriebe ausgebildeten Überlagerungsgetriebe
kann die angegebene konstruktive Gestaltung des Stellglieds auf
zwei alternative Weisen vorteilhaft realisiert werden:
In einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist die Eingangswelle über eine den Luftspalt zwischen
Rotor und Stator durchziehende, dünnwandige Hülse aus nicht ferromagnetischem
Material mit einem das Planetengetriebe aufnehmenden Getriebegehäuse drehfest
verbunden. Das Getriebegehäuse
stützt sich
drehbar auf der Ausgangswelle des Stellglieds ab, und ein mit den
Planetenrädern
kämmendes Hohlrad
ist drehfest mit dem Getriebegehäuse
verbunden. Der drehbewegliche Jochteil des Eisenjochs oder -kerns
ist an dem Getriebegehäuse
und der Anker an der Rotorwelle befestigt.With a superposition gear formed in an advantageous manner as a planetary gearbox, the stated structural design of the actuator can be advantageously realized in two alternative ways:
In a first embodiment of the invention, the input shaft via a the air gap between the rotor and stator by pulling, thin-walled sleeve made of non-ferromagnetic material with a planetary gear receiving gear housing rotatably connected. The transmission housing is rotatably supported on the output shaft of the actuator, and a ring gear meshing with the ring gear is rotatably connected to the transmission housing. The rotatable yoke part of the iron yoke or core is fixed to the gear housing and the armature to the rotor shaft.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Rotorwelle hohl ausgebildet und von der Ausgangswelle drehend aufgenommen. An der Eingangswelle des Stellglieds ist ein Sonnenrad drehfest mit diesem ausgebildet, das mit je einem auf den Planetenradachsen des Planetenradträgers zusätzlich aufgenommenen Planetenrad kämmt. Der drehbewegliche Jochteil ist an der Rotorwelle und der Anker an der Ausgangswelle des Stellglieds befestigt. Diese zweite Ausführungsform hat den Vorteil, daß sie eine schlankere Bauart des Stellglieds mit reduziertem Durchmesser ermöglicht und bei einer Abdeckung der elektromagnetischen Bremse mit einem Bremsgehäuse, das an der Stirnseite des Motorgehäuses befestigt wird, keine zugänglichen drehbeweglichen Teile aufweist. Außerdem sind die Massen der noch drehenden Teile durch Wegfall des Getriebegehäuses noch weiter reduziert.According to one second embodiment the invention, the rotor shaft is hollow and formed by the output shaft taken up in rotation. At the input shaft of the actuator is a Sunwheel rotatably formed with this, with one each on the Planetenradachsen the planet carrier additionally recorded planetary gear combs. The rotatable yoke part is on the rotor shaft and the armature attached to the output shaft of the actuator. This second embodiment has the advantage of being a slimmer design of the reduced diameter actuator allows and in a cover of the electromagnetic brake with a brake housing, the at the front of the motor housing is attached, no accessible having rotatable parts. Besides, the masses are the still rotating parts by eliminating the gear housing yet further reduced.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die elektromagnetische Bremse stromlos geschlossen und hierzu im Elektromagneten ein zusätzlicher Permanentmagnet angeordnet, der den axial beweglich angeordneten Anker entgegen einer Federrückstellkraft an das drehbewegliche Jochteil kraftschlüssig anlegt. Die Bestromung der Magnetspule ist so vorgenommen, daß das von ihr erzeugte Magnetfeld dem des Permanentmagneten entgegengerichtet ist, so daß es zu einer Schwächung des Magnetfelds des Permanentmagneten kommt und der Anker durch die Federrückstellkraft von dem drehbeweglichen Jochteil abgezogen wird. Damit ist die elektromagnetische Bremse geöffnet.In a preferred embodiment the invention, the electromagnetic brake is normally closed and for this purpose an additional permanent magnet is arranged in the electromagnet, the axially movably arranged armature against a spring restoring force frictionally applied to the rotatable yoke. The energization the magnetic coil is made so that the magnetic field generated by it the opposite direction of the permanent magnet, so that it is too a weakening the magnetic field of the permanent magnet comes and the anchor through the spring restoring force is subtracted from the rotatable yoke part. This is the electromagnetic Brake open.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Stellglied mit einem den Drehwinkel der Rotorwelle erfassenden Sensor ausgestattet. Dieser Sensor ist am Motorgehäuse befestigt und erfaßt die von einem Impulsgeber abgegebenen Impulse als Maß für den Drehwinkel. Der Impulsgeber sitzt drehfest auf der Rotorwelle und ist beispielsweise als Magnetpolrad oder Zahnrad ausgebildet. Die Festlegung des Drehwinkelsensors an dem feststehenden Gehäuse ermöglicht wiederum eine einfache starre Strom- und Signalleitung ohne die Notwendigkeit des Ausgleichs einer Drehbewegung in den Leitungen.According to one advantageous embodiment of the Invention is the actuator with a rotation angle of the rotor shaft equipped sensing sensor. This sensor is attached to the motor housing and detected the pulses emitted by a pulse generator as a measure of the angle of rotation. The pulse generator is non-rotatably mounted on the rotor shaft and is for example designed as Magnetpolrad or gear. The determination of the rotation angle sensor on the stationary housing allows again a simple rigid power and signal line without the Need to compensate for rotational movement in the pipes.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in jeweils schematischer Darstellung:The The invention is based on embodiments shown in the drawing explained in more detail in the following description. It show in each case schematic representation:
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Die
in
Das
Stellglied
Die
elektromagnetische Bremse
Zur
Drehwinkelerfassung der Rotorwelle
Die
Funkions des Stellglieds
Im stromlosen
Zustand ist die elektromagnetische Bremse
When de-energized is the electromagnetic brake
Das
in
Im
Gegensatz zu dem Stellglied
Die
elektromagnetische Bremse
Bei
geschlossener elektromagnetischer Bremse
In
den beiden Ausführungsbeispielen
des Stellglieds gemäß
Claims (11)
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R031 | Decision of examining division/federal patent court maintaining patent unamended now final |
Effective date: 20140731 |
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R071 | Expiry of right |