EP1608544A1 - Steer-by-wire lenksystem für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Steer-by-wire lenksystem für ein kraftfahrzeug

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Publication number
EP1608544A1
EP1608544A1 EP04724003A EP04724003A EP1608544A1 EP 1608544 A1 EP1608544 A1 EP 1608544A1 EP 04724003 A EP04724003 A EP 04724003A EP 04724003 A EP04724003 A EP 04724003A EP 1608544 A1 EP1608544 A1 EP 1608544A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steering
steering system
control unit
clutch
train
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04724003A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alois Seewald
Martin BÖCKER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Automotive Germany GmbH
Original Assignee
TRW Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TRW Automotive GmbH filed Critical TRW Automotive GmbH
Publication of EP1608544A1 publication Critical patent/EP1608544A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/003—Backup systems, e.g. for manual steering

Definitions

  • the invention relates to a steering system for a motor vehicle, having a mechanical steering train which is divided into an upper steering train part connected to a steering wheel and a lower steering train part which is connected to a power steering device which comprises a steering gear.
  • the invention provides a superimposed steering system that enables independent control of the total steering angle and steering wheel torque while avoiding the above-mentioned problems.
  • a clutch is provided between the upper steering column part and the lower steering column part, the two steering column parts being connected in a rotationally fixed manner to one another in a closed state of the clutch and decoupled from one another in an open state of the clutch ,
  • the complete physical separation of the steering train into an upper and a lower part allows, on the one hand, as in the case of conventional superimposed steering, the application of an overall steering angle to the lower steering train part, which can deviate from the steering wheel angle.
  • the driver can be given an appropriate steering wheel torque by influencing the upper part of the steering column.
  • Another aspect of the invention is that by closing the clutch, a rigid mechanical connection of the two steering train parts is created, so that when necessary, for example in the event of a fault in the electrical systems, conventional steering with continuous mechanical connection between the steering wheel and steering gear can be used.
  • the invention is particularly suitable for vehicles in which the power steering device is a hydraulic power steering device which further comprises an oil pump for providing a hydraulic assist force.
  • the effort required to rotate the lower steering train part is relatively low, since the lower steering train part only has to deliver a steering torque as an input variable for the steering gear of the hydraulic power steering device.
  • the actual force to turn the wheels is applied with the assistance of the oil pump of the power steering device.
  • a control unit is preferably provided with which important functions of the steering system can be implemented.
  • the steering wheel torque is preferably influenced by a first one, which is provided on the upper steering train part and is connected to the control unit
  • the driver can control this drive unit based on the current one
  • a second drive unit connected to the control unit, for rotating the lower steering train part can be provided on the lower steering train part.
  • the calculated total steering angle can thus be set via the second drive unit without the need for a complex summation gear.
  • the reliability of the steering system according to the invention can be increased in that the clutch is preloaded in the closed state.
  • the clutch is preferably an electromagnetic clutch which can be controlled via the control unit and which can be brought into the open state against the bias. This ensures that in the event of a power failure or the like, a rigid steering link is immediately established between the steering wheel and the steering gear.
  • control unit is connected to further sensors which transfer data relating to certain vehicle state variables to the control unit.
  • the clutch, the drive units and the sensors can be combined to form an actuator unit, it being possible to integrate the actuator unit into a steering column of the steering train without excessive effort.
  • the clutch, the first drive unit and the first sensor can be combined to form an actuator unit and the second drive unit and the second sensor can be combined to form a separate assembly, wherein the actuator unit can be integrated into a steering column of the steering train and the assembly can be flanged to the power steering device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a steering system according to the invention.
  • - Figure 2 shows a steering system according to the invention in the installed state according to a first embodiment
  • - Figure 3 shows an inventive steering system in the installed state according to a second embodiment.
  • the steering system shown in FIG. 1 comprises a steering train which is divided into an upper steering train part 10 connected to a steering wheel (not shown in FIG. 1) and a lower steering train part connected to a steering gear of a hydraulic power steering device (not shown in FIG. 1).
  • a clutch 18 is arranged, which in the closed state has a rotationally fixed connection between the upper and the lower shaft 14 and 16 (and thus between the two steering column parts 10 , 12) and in the open state the two steering train parts 10, 12 are decoupled from one another.
  • the clutch 18 is an electromagnetic clutch that is biased into the closed state by a spring 20.
  • the clutch 18 can be opened against the force of the spring 20 by means of a coil 22.
  • the upper shaft 14 can be rotated via the steering wheel and additionally via a first drive unit 24, which comprises a first gear 26 and a first drive motor 28.
  • a first drive unit 24 which comprises a first gear 26 and a first drive motor 28.
  • the lower shaft 16 can be rotated via a second drive unit 30, which comprises a second gear 32 and a second drive motor 34.
  • the second drive unit 30 supplies a steering torque as an input variable for the hydraulic power steering device, which is of the order of magnitude of a steering torque that is usually introduced by the driver via the steering wheel.
  • the two gears 26, 32 are designed as non-self-locking worm gears; however, e.g. due to the installation position of the motors 28, 34, other suitable non-self-locking gears may be provided.
  • the steering system further comprises a control unit 40 which is connected to the coil 18, the motors 28, 34 and the sensors 36, 38.
  • the control device 40 is connected to further sensors 42, which transmit data to the control unit 40 with respect to further vehicle state variables such as, for example, vehicle speed, yaw rate, lateral acceleration, brake pressures, etc.
  • the two steering train parts 10, 12 are separated from one another, i.e. the coil 18 is energized and holds the clutch 18 against the force of the spring 20 in the open state.
  • the steering wheel angle transmitted by the driver via the steering wheel to the upper shaft 14 is detected by the first sensor 36 and passed on to the control unit 40.
  • the control unit 40 calculates a steering wheel torque adapted to the current operating state from stored characteristic maps, the various vehicle state variables and the current steering angle and steering torque data detected by the second sensor 38 and controls the first motor 28 accordingly in order to apply the calculated steering wheel torque to the upper shaft 14.
  • control unit 40 controls the second motor 34 in order to apply an overall steering angle to the hydraulic power steering device which, depending on the current driving situation and the control strategy of the steering system, can deviate from the steering wheel angle.
  • the second motor 34 only generates a steering torque which is of the order of the steering torque introduced by the driver via the steering wheel.
  • the torque actually acting on the wheels is provided with hydraulic support from the power steering device.
  • control unit 40 In the event of a fault or one diagnosed by the control unit 40
  • the fault or system error is not critical and one of the sensors 36, 38 and one of the motors 28; 34 work properly, it is possible to compensate for the additional friction and inertia by controlling the functional motor.
  • a restricted system function with a steering torque overlay and autonomous parking are still possible in this case.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the steering system according to the invention, in which the clutch 18, the drive units 24, 30 and the sensors 36, 38 are combined to form an actuator unit 44.
  • the actuator unit 44 is integrated in the steering train in a steering column 46 adjoining the steering wheel 48. According to a variant of the first embodiment, not shown, the actuator unit 44 is connected to the hydraulic power steering device 50.
  • the second drive unit 52 summarized and integrated into the steering column 46.
  • the second drive unit 52 summarized and integrated into the steering column 46.
  • Power steering device 50 flanged.

Abstract

Ein Lenksystern für ein Kraftfahrzeug weist einen mechanischen Lenkstrang auf Der Lenkstrang ist in einen oberen, mit einem Lenkrad verbundenen Lenkstrangteil (10) und einen unteren Lenkstrangteil (12) unterteilt. Der untere Lenkstrangteil (12) ist mit einer Servolenkeinrichtung verbunden, welche ein Lenkgetriebe umfasst. Zwischen dem oberen Lenkstrangteil (10) und dem unteren Lenkstrangteil (12) ist eine Kupplung (18) vorgesehen. Die beiden Lenkstrangteile (10, 12) sind in einem geschlossenen Zustand der Kupplung (18) drehfest miteinander verbunden und in einem offenen Zustand der Kupplung (18) voneinander entkoppelt.

Description

STEER-BY-WIRE LENKSYSTEM FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG
Die Erfindung betrifft ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem mechanischen Lenkstrang, der in einen oberen, mit einem Lenkrad verbundenen Lenkstrangteil und einen unteren Lenkstrangteil unterteilt ist, der mit einer Servolenkeinrichtung verbunden ist, welche ein Lenkgetriebe umfaßt.
Bei konventionellen Lenksystemen mit mechanischem Lenkstrang, d.h. mit einer festen mechanischen Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe, besteht ein festes Verhältnis zwischen dem vom Fahrer eingebrachten Lenkrad- winkel und dem Einschlagwinkel der Räder. Mit Hilfe einer Überlagerungs- lenkung kann dieses Verhältnis frei gestaltet werden, indem dem Lenkradwinkel ein Zusatzlenkwinkel überlagert wird, so daß der tatsächliche Einschlagwinkel der Räder (Gesamtlenkwinkel) größer oder kleiner als der Lenkradwinkel sein kann. Der Zusatzlenkwinkel wird dabei situationsabhängig aus verschiedenen Fahrzeug- zustandsgrößen berechnet. Ziele dieser aktiven Lenkwinkelbeeinflussung sind ein gesteigerter Fahrkomfort sowie eine verbesserte Fahrstabilität im Grenzbereich, die durch eine variable Lenkübersetzung und eine verbesserte Agilität durch Vorhaltelenken erreicht werden. Mit einer Überlagerungslenkung ist auch eine autonome Parkierfunktion realisierbar, bei der ein automatisches Lenken ohne Fahrereingriff erfolgt.
Es sind unterschiedliche Ausführungen von Überlagerungslenkungen bekannt, wobei in den meisten Systemen ein in den Lenkstrang eingefügtes Getriebe mit zwei Eingängen und einem Ausgang verwendet wird. An einem Eingang liegt der Lenkradwinkel, am anderen Eingang der von einem Motor bereitgestellte Zusatz- lenkwinkel an, und der Getriebeausgang ist an das Lenkgetriebe gekoppelt. Diese Ausführungen sind mechanisch sehr aufwendig, insbesondere aufgrund der erforderlichen zahlreichen Zahneingriffe. Zudem besteht das Problem, daß zwar der tatsächliche Einschlagwinkel der Räder vom Lenkraddrehwinkel abweichen kann, aber das gesamte Lenkmoment, das im wesentlichen von einem Torsionsstab des Zahnstangenservolenkgetriebes erzeugt wird, am Lenkrad anliegt. Es besteht also kein fester Zusammenhang zwischen dem Lenkradwinkel und dem Lenkradmoment, was vom Fahrer als irritierend wahrgenommen werden kann. Dieses Problem kann nur dadurch gelöst werden, daß das Lenkmoment unter Verwendung einer Parameterlenkung oder eines zusätzlichen Momentenaktuators ebenfalls geregelt wird, was sowohl die Komplexität als auch die Kosten eines solchen Servolenksystems weiter erhöht. Die Verwirklichung einer autonomen Parldeifunktion ohne Fahrereingriff erfordert zudem ein Abbremsen eines Getriebeeingangs.
Die Überlagerung des Lenkradwinkels und eines Zusatzlenkwinkels ist auch in einem reinen Steer-by-Wire-Lenksystem realisierbar. Aufgrund der fehlenden mechanischen Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe bestehen jedoch sehr hohe Anforderungen an die Ausfallsicherheit.
Die Erfindung schafft eine Überlagerungslenkung, die unter Vermeidung der oben genannten Probleme eine unabhängige Regelung von Gesamtlenkwinkel und Lenkradmoment ermöglicht.
Bei einem Lenksystem der eingangs genannten Art wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen dem oberen Lenkstrangteil und dem unteren Lenkstrangteil eine Kupplung vorgesehen ist, wobei die beiden Lenkstrangteile in einem geschlossenen Zustand der Kupplung drehfest miteinander verbunden und in einem offenen Zustand der Kupplung voneinander entkoppelt sind. Die vollständige physikalische Trennung des Lenkstrangs in einen oberen und einen unteren Teil erlaubt einerseits wie bei einer herkömmlichen Überlagerungslenkung das Aufbringen eines Gesamtlenkwinkels auf den unteren Lenkstrangteil, der vom Lenkradwinkel abweichen kann. Andererseits kann dem Fahrer durch entsprechende Beeinflussung des oberen Lenkstrangteils ein angemessenes Lenkradmoment vermittelt werden. Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, daß durch Schließen der Kupplung eine starre mechanische Verbindung der beiden Lenkstrangteile entsteht, so daß bei Bedarf, z.B. bei einer Störung der elektrischen Systeme, auf eine konventionelle Lenkung mit durchgehender mechanischer Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe zurückgegriffen werden kann.
Die Erfindung ist besonders geeignet für Fahrzeuge, bei denen die Servolenkeinrichtung eine hydraulische Servolenkeinrichtung ist, die ferner eine Ölpumpe zur Bereitstellung einer hydraulischen Unterstützungskraft umfaßt. Der Kraftaufwand zur Drehung des unteren Lenkstrangteils ist in diesem Fall relativ gering, da der untere Lenkstrangteil lediglich ein Lenkmoment als Eingangsgröße für das Lenkgetriebe der hydraulischen Servolenkeinrichtung liefern muß. Die tatsächliche Kraft zum Einschlagen der Räder wird mit Unterstützung der Ölpumpe der Servolenkeinrichtung aufgebracht.
Beim erfindungsgemäßen Lenksystem ist vorzugsweise eine Steuereinheit vorgesehen, mit der wichtige Funktionen des Lenksystems umgesetzt werden können.
Die Beeinflussung des Lenkradmoments erfolgt vorzugsweise durch eine am oberen Lenkstrangteil vorgesehene erste, mit der Steuereinheit verbundene
Antriebseinheit zur Drehung des oberen Lenkstrangteils. Durch entsprechende
Ansteuerung dieser Antriebseinheit kann dem Fahrer ein an den aktuellen
Gesamtlenkwinkel angepaßtes Lenkradmoment vermittelt werden.
Dementsprechend kann am unteren Lenkstrangteil eine zweite, mit der Steuereinheit verbundene Antriebseinheit zur Drehung des unteren Lenkstrangteils vorgesehen sein. Somit läßt sich über die zweite Antriebseinheit der berechnete Gesamtlenkwinkel einstellen, ohne daß hierfür ein aufwendiges Summengetriebe erforderlich ist.
Zur Berechnung des Lenkradmoments und des Gesamtlenkwinkels- ist es zweckmäßig, daß am oberen Lenkstrangteil wenigstens ein erster, mit der Steuereinheit verbundener Sensor zur Erfassung eines Lenkradwinkels und/oder eines auf das Lenkrad wirkenden Lenkmoments, bzw. daß am unteren Lenkstrangteil wenigstens ein zweiter, mit der Steuereinheit verbundener Sensor zur Erfassung eines am Lenkgetriebe anliegenden Lenkwinkels und oder eines am Lenkgetriebe anliegenden Lenkmoments angeordnet ist.
Die Ausfallsicherheit des erfindungsgemäßen Lenksystems kann dadurch erhöht werden, daß die Kupplung in den geschlossenen Zustand vorgespannt ist. Vorzugsweise ist die Kupplung eine über die Steuereinheit ansteuerbare elektromagnetische Kupplung, die gegen die Vorspannung in den geöffneten Zustand gebracht werden kann. Somit ist sichergestellt, daß bei einem Elektrizitätsausfall oder dergl. sofort eine starre Lenkstrangverbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe hergestellt wird.
Die Anpassung bzw. Beeinflussung der Lenkung kann dadurch verbessert werden, daß die Steuereinheit mit weiteren Sensoren in Verbindung steht, die Daten bezüglich bestimmter Fahrzeugzustandsgrößen an die Steuereinheit übergeben.
Die Kupplung, die Antriebseinheiten und die Sensoren können zu einer Aktuatoreinheit zusammengefaßt sein, wobei eine Integration der Aktuatoreinheit in eine Lenksäule des Lenkstrangs ohne übermäßigen Aufwand umsetzbar ist. Alternativ können die Kupplung, die erste Antriebseinheit und der erste Sensor zu einer Aktuatoreinheit und die zweite Antriebseinheit und der zweite Sensor zu einer separaten Baugruppe zusammengefaßt werden, wobei die Aktuatoreinheit in eine Lenksäule des Lenkstrangs integriert und die Baugruppe an die Servolenkeinrichtung angeflanscht werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- Figur 1 eine schematische Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Lenksystems;
- Figur 2 ein erfindungsgemäßes Lenksystem im eingebauten Zustand gemäß einer ersten Ausführungsform; und - Figur 3 ein erfindungsgemäßes Lenksystem im eingebauten Zustand gemäß einer zweiten Ausführungsfoim.
Das in Figur 1 dargestellte Lenksystem umfaßt einen Lenkstrang, der in einen oberen, mit einem Lenkrad (in Figur 1 nicht gezeigt) verbundenen Lenkstrangteil 10 und einen unteren, mit einem Lenkgetriebe einer hydraulischen Servolenkeinrichtung (in Figur 1 nicht gezeigt) verbundenen Lenkstrangteil unterteilt ist. Zwischen einer oberen Welle 14 des oberen Lenkstrangteils 10 und einer unteren Welle 16 des unteren Lenkstrangteils 12 ist eine Kupplung 18 angeordnet, die im geschlossenen Zustand eine drehfeste Verbindung zwischen der oberen und der unteren Welle 14 bzw. 16 (und damit zwischen den beiden Lenkstrangteilen 10, 12) herstellt und im offenen Zustand die beiden Lenkstrangteile 10, 12 voneinander entkoppelt. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist die Kupplung 18 eine elektromagnetische Kupplung, die über eine Feder 20 in den geschlossenen Zustand vorgespannt ist. Mittels einer Spule 22 kann die Kupplung 18 gegen die Kraft der Feder 20 geöffnet werden.
Die obere Welle 14 kann über das Lenkrad und zusätzlich über eine erste Antriebseinheit 24 gedreht werden, die ein erstes Getriebe 26 und einen ersten Antriebsmotor 28 umfaßt. Die untere Welle 16 kann - abgesehen von einer Drehung mit der oberen Welle 14 im geschlossenen Zustand der Kupplung 18 - über eine zweite Antriebseinheit 30 gedreht werden, die ein zweites Getriebe 32 und einen zweiten Antriebsmotor 34 umfaßt. Die zweite Antriebseinheit 30 liefert ein Lenkmoment als Eingangsgröße für die hydraulische Servolenkeinrichtung, das in der Größenordnung eines üblicherweise vom Fahrer über das Lenkrad eingebrachten Lenkmoments liegt. Die beiden Getriebe 26, 32 sind im darge- stellten Ausfuhrungsbeispiel als nicht selbsthemmende Schneckengetriebe ausgeführt; es können aber auch, z.B. bedingt durch die Einbaulage der Motoren 28, 34, andere geeignete nicht selbsthemmende Getriebe vorgesehen sein.
Am oberen Lenkstrangteil 10 ist ein erster Sensor 36 zur Detektierung des
Lenkradwinkels sowie des auf das Lenkrad wirkenden Lenkmoments vorgesehen. Ein zweiter Sensor 38 am unteren Lenkstrangteil 12 erfaßt den aktuellen, am Lenkgetriebe der hydraulischen Servolenkeinrichtung anliegenden Lenkwinkel und das aktuelle, am Lenkgetriebe anliegende Lenkmoment. Mit den Daten der Sensoren 36, 38 können auch die zeitlichen Änderungen der erfaßten Größen bestimmt werden. Das Lenksystem umfaßt ferner eine Steuereinheit 40, die mit der Spule 18, den Motoren 28, 34 und den Sensoren 36, 38 verbunden ist. Außerdem steht die Steuereinrichtung 40 mit weiteren Sensoren 42 in Verbindung, die Daten bezüglich weiterer Fahrzeugzustandsgrößen wie z.B. Fahrzeuggeschwindigkeit, Gierrate, Querbeschleunigung, Bremsendrücke etc. an die Steuereinheit 40 übergeben.
Im Normalbetrieb des Lenksystems sind die beiden Lenkstrangteile 10, 12 voneinander getrennt, d.h. die Spule 18 ist erregt und hält die Kupplung 18 gegen die Kraft der Feder 20 im offenen Zustand. Vom ersten Sensor 36 wird der vom Fahrer über das Lenkrad auf die obere Welle 14 übertragene Lenkradwinkel detektiert und an die Steuereinheit 40 weitergegeben. Die Steuereinheit 40 berechnet aus hinterlegten Kennfeldern, den diversen Fahrzeugzustandsgrößen sowie den vom zweiten Sensor 38 erfaßten aktuellen Lenkwinkel- und Lenkmomentdaten ein an den aktuellen Betriebszustand angepaßtes Lenkradmoment und steuert den ersten Motor 28 entsprechend an, um das berechnete Lenkradmoment auf die obere Welle 14 aufzubringen. Gleichzeitig steuert die Steuereinheit 40 den zweiten Motor 34 an, um einen Gesamtlenkwinkel auf die hydraulische Servolenkeinrichtung aufzubringen, der, abhängig von der aktuellen Fahrsituation und der Regelstrategie des Lenksystems, vom Lenkradwinkel abweichen kann. Wie bereits erwähnt, erzeugt der zweite Motor 34 dabei lediglich ein Lenkmoment, das in der Größenordnung des vom Fahrer über das Lenkrad eingebrachten Lenkmoments liegt. Das tatsächlich auf die Räder wirkende Moment wird mit hydraulischer Unterstützung der Servolenkeinrichtung bereitgestellt.
Im Falle einer Störung oder eines von der Steuereinheit 40 diagnostizierten
Systemfehlers wird die Kupplung 18 geschlossen, und die Motoren 28, 34 werden nicht angesteuert. Es besteht dann, wie in konventionellen Lenksystemen, eine feste mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe, so daß eine unbeeinflußte Lenkung (ohne Überlagerung eines Zusatzlenkwinkels) gewährleistet ist. Vom Fahrer werden in diesem Fall die Massenträgheitsmomente der beiden Motoren 28, 34 sowie die Reibung der beiden Getriebe 26, 32 und der Lagerung der Kupplung 18 als zusätzliches dynamisches oder statisches Lenkmoment wahrgenommen. Die Auswirkung dieser Lasten kann jedoch durch eine stark unterstützende Auslegung der Ventilkennlinie der hydraulischen Servolenkung zumindest teilweise kompensiert werden. Die Sicherstellung der konventionellen Lenkfunktion erfordert eine nicht selbsthemmende Auslegung der Getriebe 26, 32.
Unter der Voraussetzung, daß die Störung bzw. der Systemfehler unkritisch ist und einer der Sensoren 36, 38 sowie einer der Motoren 28; 34 einwandfrei arbeiten, ist es möglich, durch Ansteuern des funktionsfähigen Motors die zusätzliche Reibung und Trägheit zu kompensieren. Darüber hinaus ist in diesem Fall eine eingeschränkte Systemfunktion mit einer Lenkmomentenüberlagerung sowie ein autonomes Parkieren weiterhin möglich.
In Figur 2 ist eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lenksystems dargestellt, bei dem die Kupplung 18, die Antriebseinheiten 24, 30 und die Sensoren 36, 38 zu einer Aktuatoreinheit 44 zusammengefaßt. Die Aktuator- einheit 44 ist im Lenkstrang in eine sich an das Lenkrad 48 anschließende Lenksäule 46 integriert. Gemäß einer nicht gezeigten Variante der ersten Ausfuhrungsform ist die Aktuatoreinheit 44 an die hydraulische Servolenkeinrichtung 50 angebunden.
Bei der in Figur 3 gezeigten zweiten Ausführungsform sind nur die Kupplung 18, die erste Antriebseinheit 24 und der erste Sensor 36 zu einer Aktuatoreinheit
52 zusammengefaßt und in die Lenksäule 46 integriert. Die zweite Antriebseinheit
30 und der zweite Sensor 38 sind als separate Baugruppe 54 an die hydraulische
Servolenkeinrichtung 50 angeflanscht.

Claims

Patentansprüche
1. Lenksystem für ein Kraftfahrzeug mit einem mechanischen Lenkstrang, der in einen oberen, mit einem Lenkrad (48) verbundenen Lenkstrangteil (10) und einen unteren Lenkstrangteil (12) unterteilt ist, der mit einer Servolenkeinrichtung (50) verbunden ist, welche ein Lenkgetriebe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen Lenkstrangteil (10) und dem unteren Lenkstrangteil (12) eine Kupplung (18) vorgesehen ist, wobei die beiden Lenkstrangteile (10, 12) in einem geschlossenen Zustand der Kupplung (18) drehfest miteinander verbunden und in einem offenen Zustand der Kupplung (18) voneinander entkoppelt sind.
2. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Servolenkeinrichtung (50) eine hydraulische Servolenkeinrichtung ist, die ferner eine Ölpumpe zur Bereitstellung einer hydraulischen Unterstützungskraft umfaßt.
3. Lenksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Steuereinheit (40) vorgesehen ist.
4. Lenksystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Lenkstrangteil (10) eine erste, mit der Steuereinheit (40) verbundene Antriebseinheit (24) zur Drehung des oberen Lenkstrangteils (10) vorgesehen ist.
5. Lenksystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Lenkstrangteil (12) eine zweite, mit der Steuereinheit (40) verbundene Antriebseinheit (30) zur Drehung des unteren Lenkstrangteils (12) vorgesehen ist.
6. Lenksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Lenkstrangteil (10) wenigstens ein erster, mit der Steuereinheit (40) verbundener Sensor (36) zur Erfassung eines Lenkradwinkels und/oder eines auf das Lenkrad (48) wirkenden Lenkmoments angeordnet ist.
7. Lenksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Lenkstrangteil (12) wenigstens ein zweiter, mit der Steuereinheit (40) verbundener Sensor (38) zur Erfassung eines am Lenkgetriebe anliegenden Lenkwinkels und/oder eines am Lenkgetriebe anliegenden Lenkmoments ange- ordnet ist.
8. Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (18) in den geschlossenen Zustand vorgespannt ist.
9. Lenksystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (18) eine über die Steuereinheit (40) ansteuerbare elektromagnetische Kupplung ist, die gegen die Vorspannung in den geöffneten Zustand gebracht werden kann.
10. Lenksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (40) mit weiteren Sensoren (42) in Verbindung steht, die Daten bezüglich bestimmter Fahrzeugzustandsgrößen an die Steuereinheit (40) übergeben.
11. Lenksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (40) so ausgelegt ist, daß sie ein an einen aktuellen Betriebszustand angepaßtes Lenkradmoment berechnet und die erste Antriebseinheit (24) ansteuert, um das Lenkradmoment auf den oberen Lenkstrangteil (10) aufzubringen.
12. Lenksystem nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (40) so ausgelegt ist, daß sie einen einer aktuellen Fahrsituation entsprechenden Lenkwinkel berechnet und die zweite Antriebseinheit (30) ansteuert, um den Lenkwinkel auf den unteren Lenkstrangteil (12) aufzubringen.
13. Lenksystem nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (18), die Antriebseinheiten (24, 30) und die Sensoren (36, 38) zu einer Aktuatoreinheit (44) zusammengefaßt sind.
14. Lenksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatoreinheit (44) in eine Lenksäule (46) des Lenkstrangs integriert ist.
15. Lenksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktuatoreinheit (44) an die Servolenkeinrichtung (50) angebunden ist.
16. Lenksystem nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (18), die erste Antriebseinheit (24) und der erste Sensor (36) zu einer Aktuatoreinheit (52) und die zweite Antriebseinheit (30) und der zweite Sensor (38) zu einer separaten Baugruppe (54) zusammengefaßt sind, wobei die Aktuatoreinheit (52) in eine Lenksäule (46) des Lenkstrangs integriert und die Baugruppe (54) an die Servolenkeinrichtung (50) angeflanscht ist.
EP04724003A 2003-04-01 2004-03-29 Steer-by-wire lenksystem für ein kraftfahrzeug Withdrawn EP1608544A1 (de)

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DE20305308U DE20305308U1 (de) 2003-04-01 2003-04-01 Servolenksystem für ein Kraftfahrzeug
DE20305308U 2003-04-01
PCT/EP2004/003318 WO2004087486A1 (de) 2003-04-01 2004-03-29 Steer-by-wire lenksystem für ein kraftfahrzeug

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EP04724003A Withdrawn EP1608544A1 (de) 2003-04-01 2004-03-29 Steer-by-wire lenksystem für ein kraftfahrzeug

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