EP3802278A1 - Steering column having a feedback actuator - Google Patents

Steering column having a feedback actuator

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Publication number
EP3802278A1
EP3802278A1 EP19730145.0A EP19730145A EP3802278A1 EP 3802278 A1 EP3802278 A1 EP 3802278A1 EP 19730145 A EP19730145 A EP 19730145A EP 3802278 A1 EP3802278 A1 EP 3802278A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steering
spindle
actuator
steering column
column according
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Withdrawn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
EP19730145.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hannes Kurz
Hieronymus Schnitzer
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.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
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 ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Presta AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3802278A1 publication Critical patent/EP3802278A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • B62D5/005—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback
    • B62D5/006—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback power actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/76—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic ring centered on the axis, surrounding a portion of one coupling part and surrounded by a sleeve of the other coupling part

Definitions

  • the invention relates to a steering column with a feedback actuator for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, comprising a steering spindle which is rotatably mounted about a longitudinal axis in a jacket unit and an actuator unit which can be driven by an electric servomotor to rotate about a rotor axis Has actuator shaft which is torque-locked connected to the steering spindle.
  • Steer-by-wire steering systems for motor vehicles receive manual steering commands from the driver, like conventional mechanical steering systems, by rotating a steering wheel which is attached to the steering column on the driver's steering column.
  • a steering command introduced into the steering spindle is detected by means of angle of rotation or torque sensors, and an electrical control signal generated therefrom is output to a steering actuator which, by means of an electric actuator, sets a corresponding steering angle of the wheels.
  • the driver does not receive any direct mechanical feedback from the steered wheels via the steering train, which in conventional mechanically coupled steering systems is a reaction or reset torque depending on the road surface, vehicle speed, the current steering angle and other operating states are reported back to the steering wheel.
  • a lack of haptic feedback makes it difficult for the driver to reliably record current driving situations and to carry out appropriate steering maneuvers, as a result of which vehicle steerability and thus driving safety are impaired.
  • the feedback actuator is integrated in the steering column and has an actuator unit that includes an electric actuator that serves as a manual torque or steering wheel actuator.
  • this actuator drives a return torque (feedback torque) corresponding to the real reaction torque via the steering spindle into the steering wheel depending on the feedback signal.
  • feedback torque feedback torque
  • a steering column with a feedback actuator is known from WO 2010/1 12512 A1, which has an actuator shaft that can be driven by an electric servomotor to rotate about a rotor axis.
  • the actuator shaft is formed by the rotor shaft of the servomotor and is formed in one piece with the steering spindle.
  • the known solution requires a highly precise and complex motor control to generate a defined restoring torque.
  • the integrated design of the steering spindle with the rotor is complex to manufacture and assemble, and inflexible in terms of adapting to different designs of steer-by-wire steering systems.
  • a steering column with a feedback actuator for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle comprising a steering spindle which is rotatably mounted about a longitudinal axis in a casing unit and an actuator unit which has an actuator shaft which can be driven by an electric servomotor about a rotor axis
  • the actuator shaft is connected to the steering spindle in a torque-locking manner via a decoupling device designed to compensate for misalignment.
  • the steering spindle is formed separately from the actuator shaft enables advantageous, rational production and assembly, similar to a conventional steering column.
  • Bearing the steering spindle in two bearings, preferably roller bearings, which are arranged in the casing unit at a distance in the direction of the longitudinal axis, enables the rigidity and resonance frequency to be optimized.
  • the actuator unit can be structurally designed and dimensioned independently of the installation space available in the area of the steering spindle. This enables flexible adaptation to differently designed steering columns with relatively little effort. For example, a gear can be inserted between the servomotor and the actuator shaft driven thereby, so that a small servomotor can be used.
  • a direct drive of the actuator shaft is also conceivable for special applications.
  • a decoupling device designed to compensate for misalignment is arranged between the actuator shaft and the steering spindle.
  • a restoring torque generated by the feedback actuator can be transmitted from the actuator unit to the steering spindle via the decoupling device.
  • a possible axial misalignment between the rotor axis of the actuator shaft and the longitudinal axis of the steering spindle which may occur during operation due to tolerances during assembly of the actuator unit or even under extremely high loads, for example a radial and / or or angular offset, can be compensated for by the decoupling device.
  • the actuator shaft and the steering spindle are effectively decoupled from one another with regard to the transmission of potentially damaging radial and axial forces. This reduces friction, noise and wear during operation.
  • the bearing arrangements of the actuator unit and the steering spindle can be optimized largely independently of one another, as a result of which the vibration behavior, the rigidity, the wear behavior and the operational reliability can be improved.
  • the actuator shaft can be accommodated in a central section in the actuator unit. Furthermore, it is conceivable and possible that the actuator shaft is longer and extends to the edge closer to the rotor axis or also protrudes from the actuator unit.
  • the decoupling device can be designed to compensate for radial and / or angular and / or axial misalignment.
  • the actuator unit can be fastened to the steering column with lower tolerance requirements with regard to the exact coaxial alignment of the rotor and longitudinal axes, as a result of which the production and assembly effort is reduced. that can.
  • the decoupling device is designed to compensate for radial and angular misalignments, as a result of which the main causes of harmful bearing loads are largely avoided.
  • the decoupling device can preferably be attached to an actuator-side end of the steering spindle.
  • the steering spindle and the actuator shaft are arranged one behind the other in the axial direction.
  • the rotor axis and the longitudinal axis are aligned.
  • the end on the actuator side is located at the front end of the steering spindle facing away from the driver in relation to the direction of travel of the vehicle.
  • the actuator unit is attached to the vehicle there.
  • the steering spindle can preferably have fastening means for attaching a steering wheel, for example in the form of a fastening section comprising positive-locking and / or non-positive locking elements.
  • the decoupling device can have an actuator coupling that can be connected to the actuator shaft and a spindle coupling that can be connected to the steering spindle.
  • the actuator coupling forms the input coupling, via which a restoring torque can be introduced into the decoupling device by the actuator shaft, and the spindle coupling forms the output coupling for transmitting the restoring torque from the decoupling device to the steering spindle.
  • the actuator and spindle coupling can have form-fitting, force-fitting and / or frictionally cooperating coupling elements which interact with corresponding coupling elements on the actuator shaft and the steering spindle.
  • the decoupling device can have an elastic transmission element.
  • the transmission element is used to transmit the restoring torque between the actuator shaft and the steering spindle, it permitting transverse deformation in order to be able to flexibly accommodate a possible radial and / or angular offset.
  • the transmission element can have one or more spring elements or elastomer bodies which are arranged in the torque lock, for example between an actuator coupling and a spindle coupling of the decoupling device.
  • the transmission element preferably has a predetermined, relatively high torsional rigidity in order to be able to transmit a restoring torque quickly and with little angular distortion.
  • the bending stiffness can be specified so that for a given maximum permissible axial offset, the transverse forces transmitted via the transmission element between the actuator shaft and the steering spindle are below of a predetermined limit.
  • the transmission element has at least one elastomer body.
  • the elastomer body can have one or more elastically deformable elements, for example a rubber body or a steel cushion, one or more spring elements, which can have a round or non-circular inner cross section, which is attached as a torque-transmitting element between the actuator and spindle coupling.
  • the elasticity and rigidity can be selected so that the torsional deformation during torque transmission remains within specified tolerances, the required compensation of shaft misalignment being ensured.
  • the elastomer body can be connected to an actuator coupling and a spindle coupling, for example by means of a material and / or form-fitting connection that is suitable for transmitting the restoring torque, for example gluing or welding.
  • the elastomer element can be tubular, with a hollow cylindrical basic shape.
  • the spindle coupling can comprise an inner ring connected to the elastomer body, with which the steering spindle can be connected in a torque-locking manner.
  • the elastomer body can be formed between the inner ring and an outer ring.
  • the tubular inner ring can be fitted in the opening, and in turn can have a non-circular inner cross-section, in which the actuator-side end of the steering spindle can engage in a form-fitting manner to transmit the restoring torque. This enables a spindle coupling to be formed.
  • the inner cross section corresponding to the outer cross section of the steering spindle can be polygonal, or have a so-called cloverleaf profile, which is formed from a cylindrical or polygonal basic profile, which has arcuate radial shapes and / or recesses.
  • the inner ring With the elastomer body, which consists for example of a rubber material, the inner ring can be positively connected, and alternatively or preferably additionally integrally, for example by gluing, welding or vulcanizing.
  • the transmission element has the spindle coupling.
  • a tubular spindle coupling with a non-circular opening cross section described above, into which the actuator-side end of the steering spindle can be inserted in a form-fitting manner axially in the direction of the longitudinal axis, also has the advantage of being easy to mount.
  • the actuator unit can simply be fixed in the axial direction on the actuator-side end of the jacket unit in the direction of travel by means of a suitable connection, the steering spindle engaging in a positive manner in the decoupling device according to the invention.
  • Axial misalignment between the actuator shaft possibly occurring with this connection and the steering spindle is compensated for by the decoupling device, and the steering spindle is decoupled against undesired and potentially impairing transverse loads. As a result, the manufacturing and assembly effort can be reduced.
  • An outer ring which can be connected to the actuator coupling, can also be attached to the elastomer element.
  • a tubular outer ring can be fixed in material and / or form fit, which can be connected to a corresponding receiving device of the actuator shaft.
  • the transmission element has at least one rigid reinforcing element.
  • the deformability or the rigidity of the decoupling device can be specifically specified or limited by means of one or more reinforcing elements, which together with the transmission element lie in the force flow of the torque transmission.
  • a reinforcing element can preferably be formed from a material with a higher rigidity than the elastomer material, for example one or more pin-shaped metal or steel elements can be connected to a rubber-like elastomer body, and can preferably be embedded therein and fixed in a cohesive manner.
  • the pin-shaped elements can be arranged parallel to the longitudinal axis, as a result of which the torsional rigidity and the bending rigidity can be set.
  • one or more reinforcing elements are designed as ribs or spring elements, such as a plate spring, which are formed parallel to one another and are arranged perpendicular to the longitudinal axis.
  • the reinforcing elements can also be arranged in an X-shape or a V-shape.
  • an overload protection can be implemented by a reinforcing element, which furthermore enables torque transmission if the elastomer body is damaged.
  • the coupling device has an overload clutch with form-fitting elements arranged in a loose form fit.
  • the overload clutch can be arranged parallel to the transmission element in the torque flow between the actuator shaft and the steering spindle.
  • the corresponding interlocking elements which are connected on the input side to the actuator shaft and on the output side with the steering spindle, have angular play with respect to one another with respect to rotation about the longitudinal axis , and do not contribute to the torque transmission.
  • a form-locking element can have a flange connected to the actuator shaft via an actuator coupling, with a non-circular form-fitting opening through which the correspondingly non-circular steering spindle extends in the axial direction in a loose form-fitting manner, where in the course of the existing form-fitting connection via a spindle coupling, it is torque-locked is connected to the decoupling device.
  • the jacket unit has an inner jacket tube that is telescopically arranged in an outer jacket tube
  • the steering spindle has an inner spindle that is telescopically arranged in an outer spindle.
  • a steering column arrangement known per se and adjustable in the longitudinal direction parallel to the longitudinal axis is thereby realized.
  • the actuator unit can be fixed to the front, actuator-side end of the lower, axially fixed jacket unit on the body side.
  • an advantageous embodiment can provide that the steering spindle is mounted in the casing unit in two bearings arranged at a distance in the direction of the longitudinal axis.
  • the two bearings produce a spatially defined bearing, for example the steering spindle can be mounted in two roller bearings in the casing unit, which ensures high rigidity of the steering column.
  • a driver-side, rear steering spindle which is connected in a torque-locking, longitudinally telescopic manner to an actuator-side, front steering spindle, can be mounted in two bearings in a driver-side, rear jacket tube, which is relative to an actuator-side, front jacket tube. telescope is telescopic.
  • the actuator unit can be connected to the front casing, the actuator shaft being connected according to the invention to the front steering shaft via the decoupling device.
  • the rear steering spindle can be a tubular outer spindle to which a steering wheel can be attached on the driver side and into which a front steering spindle designed as an inner spindle is immersed in a torque-locking and telescopic manner from the actuator side.
  • the front, actuator-side jacket can be designed as an outer jacket tube into which the rear, driver-side jacket designed as an inner jacket tube can be telescopically immersed. In principle, the telescopic arrangements of the steering spindle and the jacket unit can also be reversed. Description of the drawings
  • Figure 1 shows a steering column according to the invention in a schematic perspective
  • FIG. 2 shows the steering column according to FIG. 1 in a further perspective view
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a steering column according to FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a partial perspective view of the steering column according to FIG. 1 in an extended state
  • FIG. 5 shows the decoupling device in an enlarged detail view from FIG. 4,
  • FIG. 6 shows a further view as in FIG. 5 in an exploded state
  • FIG. 7 shows an exploded view of the decoupling device of the steering column according to the preceding figures.
  • Figures 1 and 2 show in different perspective views a steering column 1 of a steer-by-wire steering system, in Figure 1 from the rear left, and in Figure 2 from the rear right, each based on the direction of travel.
  • the steering column comprises a jacket unit 2, in which a steering spindle 3 is rotatably mounted about its longitudinal axis L. At its rear, driver-side end, the steering spindle 3 has a fastening section 30 for attaching a steering wheel, not shown here.
  • a support unit 4 has fastening openings 41 for attachment to a vehicle body, not shown, and has two downwardly directed side walls 42, between which the jacket unit 2 is accommodated.
  • a locking device 5 can optionally be switched to the fixing or release position by rotating a locking lever 51 which is connected to a clamping axis 52.
  • the jacket unit 2 In the fixing position, the jacket unit 2 is clamped in a fixed position between the side cheeks 42.
  • In the release position, the jacket unit 2 can be pivoted up or down in the height direction H for a height adjustment of the steering column 1 about a horizontal pivot axis 53 arranged in the front region, as indicated by the double arrow.
  • the jacket unit 2 is formed by an outer jacket tube 21, in which an inner jacket tube 22 is telescopically received in the longitudinal direction, i.e. in the direction of the longitudinal axis L, as indicated by the double arrow.
  • the steering spindle 3 has an inner spindle 31 which is telescopically inserted into an outer spindle 32 in the longitudinal direction.
  • the outer spindle 32 has the fastening section 30.
  • the outer spindle 32 is mounted in two bearings 33, preferably roller bearings, which are spaced in the direction of the longitudinal axis L, in the inner casing tube 22 so as to be rotatable about the longitudinal axis L.
  • the arrangement of the bearings 33 can be seen in FIGS. 3 and 4, the outer casing tube 21 being omitted in FIG. 4 for a better overview.
  • the inner spindle 31 has a non-circular outer profile, in the example shown a so-called cloverleaf profile, which has a square basic shape with groove-shaped indentations 750 which are arc-shaped in cross section.
  • the outer profile is with respect to the rotation
  • Longitudinal axis L is positively inserted into the inner profile of the outer spindle 32, as can be clearly seen in FIG. 5.
  • an actuator unit 6 is attached, which is connected via a flange-shaped adapter 61 to the front, actuator-side end of the outer jacket 21.
  • the actuator unit 6 comprises an electric servomotor 62, of which an actuator shaft 63 can be driven to rotate about a rotor axis R via a gear (not shown in detail), as can be seen in the longitudinal section of FIG. 3.
  • the actuator shaft 63 is rotatably mounted in the actuator unit 6 in two rotor bearings 64, which are spaced apart in the direction of the rotor axis R. As shown in FIG. 3, the actuator shaft 63 can be accommodated in a central section in the actuator unit 6. Furthermore, it is conceivable and possible that the actuator shaft 63 is made longer is and extends to the edge closer to the rotor axis R or also protrudes from the actuator unit 6.
  • the rotor axis R is identical to the longitudinal axis L, due to tolerances and / or high transverse forces acting from the outside, an axis offset can occur, namely an angular and / or transverse offset.
  • a decoupling device 7 is inserted between the actuator shaft 63 and the inner spindle 31 and is explained with reference to the representations in FIGS. 3 to 7.
  • a hollow cylindrical actuator clutch 71 is formed, in one piece in the example shown, which is open in a pot shape towards the steering spindle 3.
  • a transmission element 72 is inserted in the actuator clutch 71 in a rotationally fixed manner.
  • This has a hollow cylindrical, tubular elastomer body 73, for example a rubber body.
  • a tubular section-shaped outer ring 74 is attached to its outer surface, for example by means of a material connection such as vulcanization, gluing or the like.
  • the outer ring 74 is connected to the actuator clutch 71 in a rotationally fixed manner.
  • An inner ring 75 is fastened on the inside in the opening of the elastomer body 73 and has an inner cross section, which in the example is cloverleaf-shaped and corresponds positively with respect to rotation about the longitudinal axis L with the outer cross section of the inner spindle 31.
  • the inner ring 75 can also be integrally connected to the elastomer body 73, and can additionally be positively fixed by the non-circular cloverleaf shape, which has axially continuous, groove-shaped indentations 750.
  • the inner spindle 31 can engage in a form-fitting manner in the longitudinal direction, similarly to the outer spindle 32. As a result, the inner ring forms a spindle coupling for the torque-locking connection of the elastic transmission element 72 and thereby the decoupling device 7 to the steering spindle 3.
  • a plurality of pin-shaped reinforcing elements 76 are connected to the elastomer body 73, preferably metal pins, for example steel pins, which are embedded in the elastic material in a non-detachable manner parallel to the longitudinal axis L.
  • the reinforcing elements 76 can extend along the groove-shaped indentations 750 and increase the torsional rigidity of the transmission element 72.
  • the reinforcing elements 76 serve as limiting elements with regard to torque transmission.
  • they can be held elastically in the elastomer body 73 with respect to the groove-shaped indentations 750 in a loose positive fit in the circumferential direction. This can increase the torsional rigidity and the maximum torsional can be limited by the fact that the reinforcing elements 76 come into engagement with the indentations 750.
  • An overload clutch 77 is attached to the actuator clutch 71.
  • this is disc-shaped and has a central coupling opening 770.
  • the coupling opening 770 receives the non-circular inner shaft 31 with respect to rotation about the longitudinal axis L in a loose positive fit.
  • the inner shape of the coupling opening 770 corresponds to the outer shape of the inner shaft 31, for example how it is designed in the shape of a cloverleaf, with play being present in normal operation and no torque being transmitted.
  • the elastomer body 73 can elastically absorb an axial offset between the outer ring 74 and the inner ring 75, as a result of which an angular and / or transverse offset between the rotor axis R and the longitudinal axis L can be compensated for, for example by an extreme high transverse load on the jacket unit 2 and / or tolerances can occur when mounting the actuator unit 6 on the jacket unit 2.
  • the assembly of the actuator unit 6 is simplified in that when the adapter 61 is flanged, the inner spindle 31 is positively inserted into the inner ring 75, as a result of which the torque-locking clutch is generated.
  • the steering spindle 3 can be mounted twice in bearings 33 in the casing unit 2, as shown, and the actuator shaft 63 can also be mounted twice in the bearings 64 in the actuator unit without any potentially damaging forces acting on the steering spindle 3 and / or the jacket unit 2 act.

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Abstract

The invention relates to a steering column (1) having a feedback actuator for a steer by wire steering system of a motor vehicle, comprising a steering spindle (3) rotatably mounted about a longitudinal axis (L) in a casing unit (2), and an actuator unit (6), which has an actuating shaft which can be driven in rotation about a rotor axis (R) by an electric adjusting motor (62) and which is connected to the steering spindle (3) in a torque-transmitting manner. In order to specify a steering column (1) having an improved feedback actuator, which can be produced with the least possible outlay and is flexibly adaptable, according to the invention the actuator shaft (63) is connected to the steering spindle (3) in a torque-transmitting manner by an offset-compensating decoupling device (7).

Description

Lenksäule mit Feedback-Aktuator  Steering column with feedback actuator
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Lenksäule mit einem Feedback-Aktuator für ein Steer-by-wire- Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine in einer Manteleinheit um eine Längsach- se drehbar gelagerte Lenkspindel und eine Aktuatoreinheit, die eine von einem elektrischen Stellmotor um eine Rotorachse drehend antreibbare Aktuatorwelle aufweist, die mit der Lenkspindel drehmomentschlüssig verbunden ist. The invention relates to a steering column with a feedback actuator for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, comprising a steering spindle which is rotatably mounted about a longitudinal axis in a jacket unit and an actuator unit which can be driven by an electric servomotor to rotate about a rotor axis Has actuator shaft which is torque-locked connected to the steering spindle.
Steer-by-wire-Lenksysteme für Kraftfahrzeuge nehmen manuelle Lenkbefehle des Fahrers wie konventionelle mechanische Lenkungen durch Drehung eines Lenkrads entgegen, wel- ches an der Lenksäule fahrerseitig an der Lenkspindel befestigt ist. Ein in die Lenkspindel eingebrachter Lenkbefehl wird mittels Drehwinkel- bzw. Drehmomentsensoren erfasst, und ein daraus erzeugtes elektrisches Steuersignal wird an einen Lenksteller abgeben, der mit- tels eines elektrischen Stellantriebs einen entsprechenden Lenkeinschlag der Räder einstellt. Steer-by-wire steering systems for motor vehicles receive manual steering commands from the driver, like conventional mechanical steering systems, by rotating a steering wheel which is attached to the steering column on the driver's steering column. A steering command introduced into the steering spindle is detected by means of angle of rotation or torque sensors, and an electrical control signal generated therefrom is output to a steering actuator which, by means of an electric actuator, sets a corresponding steering angle of the wheels.
Bei steer-by-wire-Systemen erhält der Fahrer von den gelenkten Rädern keine unmittelbare mechanische Rückmeldung über den Lenkstrang, welche bei konventionellen mechanisch gekoppelten Lenkungen als Reaktions- bzw. Rückstellmoment in Abhängigkeit von der Fahr- bahnbeschaffenheit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem aktuellen Lenkwinkel und weiterer Betriebszustände zum Lenkrad zurückgemeldet wird. Eine fehlende haptische Rückmeldung erschwert dem Fahrer jedoch, aktuelle Fahrsituationen sicher zu erfassen und angemessene Lenkmanöver durchzuführen, wodurch die Fahrzeuglenkbarkeit und damit die Fahrsicherheit beeinträchtigt werden. In steer-by-wire systems, the driver does not receive any direct mechanical feedback from the steered wheels via the steering train, which in conventional mechanically coupled steering systems is a reaction or reset torque depending on the road surface, vehicle speed, the current steering angle and other operating states are reported back to the steering wheel. A lack of haptic feedback, however, makes it difficult for the driver to reliably record current driving situations and to carry out appropriate steering maneuvers, as a result of which vehicle steerability and thus driving safety are impaired.
Zur Erzeugung eines realistischen Fahrgefühls ist es im Stand der Technik bekannt, aus einer tatsächlichen momentanen Fahrsituation Parameter wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkwinkel, Lenkungs-Reaktionsmoment und dergleichen zu erfassen oder in einer Simulati- on zu berechnen, und aus diesen Größen ein Rückkopplungs-Signal zu bilden, welches in einen Feedback-Aktuator eingespeist wird. Der Feedback-Aktuator ist in die Lenksäule inte- griert und weist eine Aktuatoreinheit auf, die einen als Handmoment- oder Lenkradsteller dienenden elektrischen Stellantrieb umfasst. Mittels eines Stellmotors koppelt dieser Stellan- trieb abhängig vom Rückkopplungs-Signal ein dem realen Reaktionsmoment entsprechen- des Rückstellmoment (Feedbackmoment) über die Lenkspindel in das Lenkrad ein. Derartige „Force-feedback“-Systeme geben dem Fahrer den Eindruck einer realen Fahrsituation wie bei einer konventionellen, mechanisch gekoppelten Lenkung, was eine intuitive Reaktion er- leichtert. In order to create a realistic driving experience, it is known in the prior art to record parameters such as vehicle speed, steering angle, steering reaction torque and the like from an actual current driving situation or to calculate them in a simulation and to generate a feedback signal from these variables , which is fed into a feedback actuator. The feedback actuator is integrated in the steering column and has an actuator unit that includes an electric actuator that serves as a manual torque or steering wheel actuator. By means of a servomotor, this actuator drives a return torque (feedback torque) corresponding to the real reaction torque via the steering spindle into the steering wheel depending on the feedback signal. Such “force feedback” systems give the driver the impression of a real driving situation such as with conventional, mechanically coupled steering, which facilitates an intuitive reaction.
Im Stand der Technik ist aus der WO 2010/1 12512 A1 eine Lenksäule mit einem Feedback- Aktuator bekannt, der eine von einem elektrischen Stellmotor um eine Rotorachse drehend antreibbare Aktuatorwelle aufweist. Die Aktuatorwelle wird gebildet durch die Rotorwelle des Stellmotors, und ist einstückig mit der Lenkspindel ausgebildet. In the prior art, a steering column with a feedback actuator is known from WO 2010/1 12512 A1, which has an actuator shaft that can be driven by an electric servomotor to rotate about a rotor axis. The actuator shaft is formed by the rotor shaft of the servomotor and is formed in one piece with the steering spindle.
Die bekannte Lösung erfordert durch die direkte Kopplung der Rotorwelle mit der Lenkspin- del zur Erzeugung eines definierten Rückstellmoments eine hochgenaue und aufwendige Motorsteuerung. Außerdem ist die integrierte Bauweise der Lenkspindel mit dem Rotor auf- wendig in Herstellung und Montage, und unflexibel bezüglich der Anpassung an unterschied- liche Bauformen von Steer-by-Wire-Lenksystemen. Due to the direct coupling of the rotor shaft to the steering spindle, the known solution requires a highly precise and complex motor control to generate a defined restoring torque. In addition, the integrated design of the steering spindle with the rotor is complex to manufacture and assemble, and inflexible in terms of adapting to different designs of steer-by-wire steering systems.
Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lenksäule mit einem verbesserten Feedback-Aktuator anzugeben, der mit geringerem Aufwand herstellbar und flexibel anpassbar ist. In view of the problems explained above, it is an object of the present invention to provide a steering column with an improved feedback actuator which can be produced and adapted flexibly with less effort.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved according to the invention by a steering column with the features of claim 1. Advantageous further developments result from the subclaims.
Bei einer Lenksäule mit einem Feedback-Aktuator für ein Steer-by-wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine in einer Manteleinheit um eine Längsachse drehbar gelager- te Lenkspindel und eine Aktuatoreinheit, die eine von einem elektrischen Stellmotor um eine Rotorachse drehend antreibbare Aktuatorwelle aufweist, die mit der Lenkspindel drehmo- mentschlüssig verbunden ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Aktuatorwelle über eine versatzausgleichend ausgebildete Entkopplungseinrichtung mit der Lenkspindel dreh- momentschlüssig verbunden ist. In the case of a steering column with a feedback actuator for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, comprising a steering spindle which is rotatably mounted about a longitudinal axis in a casing unit and an actuator unit which has an actuator shaft which can be driven by an electric servomotor about a rotor axis According to the invention, which is connected to the steering spindle in a torque-locking manner, the actuator shaft is connected to the steering spindle in a torque-locking manner via a decoupling device designed to compensate for misalignment.
Dadurch, dass die Lenkspindel von der Aktuatorwelle separat ausgebildet ist, wird eine vor- teilhafte, rationelle Fertigung und Montage ermöglicht, ähnlich wie bei einer konventionellen Lenksäule. Eine Lagerung der Lenkspindel in zwei Lagern, bevorzugt Wälzlagern, die in der Manteleinheit mit Abstand in Richtung der Längsachse angeordnet sind, ermöglicht eine Op- timierung der Steifigkeit und Resonanzfrequenz. Die Aktuatoreinheit kann unabhängig von dem im Bereich der Lenkspindel zur Verfügung stehenden Bauraum baulich gestaltet und dimensioniert werden. Dadurch ist eine flexible Anpassung an unterschiedlich ausgebildete Lenksäulen mit relativ geringem Aufwand mög- lich. Beispielsweise kann zwischen dem Stellmotor und der davon angetriebenen Aktuator- welle ein Getriebe eingesetzt sein, so dass ein kleiner bauender Stellmotor einsetzbar ist.The fact that the steering spindle is formed separately from the actuator shaft enables advantageous, rational production and assembly, similar to a conventional steering column. Bearing the steering spindle in two bearings, preferably roller bearings, which are arranged in the casing unit at a distance in the direction of the longitudinal axis, enables the rigidity and resonance frequency to be optimized. The actuator unit can be structurally designed and dimensioned independently of the installation space available in the area of the steering spindle. This enables flexible adaptation to differently designed steering columns with relatively little effort. For example, a gear can be inserted between the servomotor and the actuator shaft driven thereby, so that a small servomotor can be used.
Für spezielle Anwendungen ist ein Direktantrieb der Aktuatorwelle ebenfalls denkbar. A direct drive of the actuator shaft is also conceivable for special applications.
Sowohl für die Fertigung, als auch für einen sicheren und verschleißarmen Dauerbetrieb ist es vorteilhaft, dass zwischen der Aktuatorwelle und der Lenkspindel eine versatzausglei- chend ausgebildete Entkopplungseinrichtung angeordnet ist. Über die Entkopplungseinrich- tung kann ein von dem Feedback-Aktuator erzeugtes Rückstellmoment von der Aktuatorein- heit auf die Lenkspindel übertragen werden. Dabei ist vorteilhaft, dass ein möglicher Achs- versatz zwischen der Rotorachse der Aktuatorwelle und der Längsachse der Lenkspindel, der aufgrund von Toleranzen bei der Montage der Aktuatoreinheit, oder auch bei extrem ho- hen Belastungen im Betrieb auftreten kann, beispielsweise ein Radial- und/oder Winkelver- satz, von der Entkopplungseinrichtung kompensiert werden kann. Dadurch sind die Aktuator- welle und die Lenkspindel bezüglich der Übertragung potentiell schädlicher Radial- und Axi- alkräfte wirksam voneinander entkoppelt. Im Betrieb auftretende Reibung, Geräuschbildung und Verschleiß werden dadurch reduziert. For production as well as for safe and low-wear continuous operation, it is advantageous that a decoupling device designed to compensate for misalignment is arranged between the actuator shaft and the steering spindle. A restoring torque generated by the feedback actuator can be transmitted from the actuator unit to the steering spindle via the decoupling device. It is advantageous here that a possible axial misalignment between the rotor axis of the actuator shaft and the longitudinal axis of the steering spindle, which may occur during operation due to tolerances during assembly of the actuator unit or even under extremely high loads, for example a radial and / or or angular offset, can be compensated for by the decoupling device. As a result, the actuator shaft and the steering spindle are effectively decoupled from one another with regard to the transmission of potentially damaging radial and axial forces. This reduces friction, noise and wear during operation.
Für die optimierte Konstruktion einer Lenksäule ist es vorteilhaft, dass eine räumlich eindeu- tig definierte Lagerung der Lenkspindel in zwei auf der Längsachse beabstandeten Lagern, und auch eine definierte Lagerung der Aktuatorwelle erfolgen kann, ohne dass eine überdefi- nierte Lagersituation auftritt, die zu problematischen Lagerbelastungen selbst bei geringem Achsversatz oder Fehlorientierung führen kann. Dank der erfindungsgemäßen Entkopplung können die Lageranordnungen der Aktuatoreinheit und der Lenkspindel weitgehend unab- hängig voneinander optimiert werden, wodurch das Schwingungsverhalten, die Steifigkeit, das Verschleißverhalten und die Betriebssicherheit verbessert werden können. For the optimized construction of a steering column, it is advantageous that a spatially unambiguously defined mounting of the steering spindle in two bearings spaced on the longitudinal axis, and also a defined mounting of the actuator shaft can take place without an overdefined bearing situation occurring which leads to problematic situations Bearing loads can result even with slight axis misalignment or misorientation. Thanks to the decoupling according to the invention, the bearing arrangements of the actuator unit and the steering spindle can be optimized largely independently of one another, as a result of which the vibration behavior, the rigidity, the wear behavior and the operational reliability can be improved.
Die Aktuatorwelle kann etwa in einem Mittenabschnitt in der Aktuatoreinheit aufgenommen sein. Weiterhin ist es denkbar und möglich, dass die Aktuatorwelle länger ausgebildet ist und bis zum Rand näher zur Rotorachse hin reicht oder auch aus der Aktuatoreinheit hinausragt. The actuator shaft can be accommodated in a central section in the actuator unit. Furthermore, it is conceivable and possible that the actuator shaft is longer and extends to the edge closer to the rotor axis or also protrudes from the actuator unit.
Die Entkopplungseinrichtung kann radial- und/oder Winkel- und/oder axialversatzausglei- chend ausgebildet sein. Dadurch kann die Aktuatoreinheit mit geringeren Toleranzanforde- rungen hinsichtlich der exakten koaxialen Ausrichtung von Rotor- und Längsachse an der Lenksäule befestigt werden, wodurch der Fertigungs- und Montageaufwand verringert wer- den kann. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Entkopplungseinrichtung zum Ausgleich von Radial- und Winkelversatz ausgebildet ist, wodurch die Hauptursachen schädlicher Lagerlas- ten weitgehend vermieden werden. The decoupling device can be designed to compensate for radial and / or angular and / or axial misalignment. As a result, the actuator unit can be fastened to the steering column with lower tolerance requirements with regard to the exact coaxial alignment of the rotor and longitudinal axes, as a result of which the production and assembly effort is reduced. that can. It is particularly advantageous that the decoupling device is designed to compensate for radial and angular misalignments, as a result of which the main causes of harmful bearing loads are largely avoided.
Bevorzugt kann die Entkopplungseinrichtung an einem aktuatorseitigen Ende der Lenkspin- del angebracht sein. Bei dieser Ausführung sind die Lenkspindel und die Aktuatorwelle in Achsrichtung hintereinander angeordnet. Bis auf einen eventuellen Achsversatz, der durch die Entkopplungseinrichtung kompensiert werden kann, fluchten die Rotorachse und die Längsachse. Das aktuatorseitige Ende befindet sich bezogen auf die Fahrtrichtung des Fahr- zeugs am vorderen, dem Fahrer abgewandten Ende der Lenkspindel. Dort ist die Aktuator- einheit fahrzeugseitig angebracht. The decoupling device can preferably be attached to an actuator-side end of the steering spindle. In this embodiment, the steering spindle and the actuator shaft are arranged one behind the other in the axial direction. Except for a possible axis offset, which can be compensated for by the decoupling device, the rotor axis and the longitudinal axis are aligned. The end on the actuator side is located at the front end of the steering spindle facing away from the driver in relation to the direction of travel of the vehicle. The actuator unit is attached to the vehicle there.
An dem aktuatorfernen, fahrerseitigen Ende kann die Lenkspindel bevorzugt Befestigungs- mittel zur Anbringung eines Lenkrads aufweisen, beispielsweise in Form eines Befestigungs- abschnitts umfassend Formschluss- und/oder Kraftschlusselemente. At the actuator-distant, driver-side end, the steering spindle can preferably have fastening means for attaching a steering wheel, for example in the form of a fastening section comprising positive-locking and / or non-positive locking elements.
Die Entkopplungseinrichtung kann eine mit der Aktuatorwelle verbindbare Aktuatorkupplung und eine mit der Lenkspindel verbindbare Spindelkupplung aufweisen. Die Aktuatorkupplung bildet die Eingangskupplung, über die von der Aktuatorwelle ein Rückstellmoment in die Ent- kopplungseinrichtung eingebracht werden kann, und die Spindelkupplung bildet die Aus- gangskupplung zur Übertragung des Rückstellmoments von der Entkopplungseinrichtung auf die Lenkspindel. Die Aktuator- und Spindelkupplung können form-, kraft- und/oder reib- schlüssig zusammenwirkende Kupplungselemente aufweisen, welche mit korrespondieren- den Kupplungselementen an der Aktuatorwelle und der Lenkspindel Zusammenwirken. The decoupling device can have an actuator coupling that can be connected to the actuator shaft and a spindle coupling that can be connected to the steering spindle. The actuator coupling forms the input coupling, via which a restoring torque can be introduced into the decoupling device by the actuator shaft, and the spindle coupling forms the output coupling for transmitting the restoring torque from the decoupling device to the steering spindle. The actuator and spindle coupling can have form-fitting, force-fitting and / or frictionally cooperating coupling elements which interact with corresponding coupling elements on the actuator shaft and the steering spindle.
Die Entkopplungseinrichtung kann ein elastisches Übertragungseiement aufweisen. Das Übertragungselement dient zur Übertragung der Rückstellmoments zwischen Aktuatorwelle und Lenkspindel, wobei es eine Querverformung zulässt, um einen möglichen Radial- und/oder Winkelversatz nachgiebig aufnehmen zu können. Das Übertragungselement kann ein oder mehrere Federelemente oder Elastomerkörper aufweisen, welche im Drehmoment- schluss angeordnet sind, beispielsweise zwischen einer Aktuatorkupplung und einer Spindel- kupplung der Entkopplungseinrichtung. Vorzugsweise hat das Übertragungselement eine vorgegebene, relativ hohe Torsionssteifigkeit, um ein Rückstellmoment reaktionsschnell und mit geringem Winkelverzug übertragen zu können. Die Biegesteifigkeit kann vorgegeben werden, dass für einen gegebenen maximal zulässigen Achsversatz die über das Übertra- gungselement zwischen Aktuatorwelle und Lenkspindel übertragenen Querkräfte unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts bleiben. The decoupling device can have an elastic transmission element. The transmission element is used to transmit the restoring torque between the actuator shaft and the steering spindle, it permitting transverse deformation in order to be able to flexibly accommodate a possible radial and / or angular offset. The transmission element can have one or more spring elements or elastomer bodies which are arranged in the torque lock, for example between an actuator coupling and a spindle coupling of the decoupling device. The transmission element preferably has a predetermined, relatively high torsional rigidity in order to be able to transmit a restoring torque quickly and with little angular distortion. The bending stiffness can be specified so that for a given maximum permissible axial offset, the transverse forces transmitted via the transmission element between the actuator shaft and the steering spindle are below of a predetermined limit.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Übertragungselement mindestens einen Elastomerkörper aufweist. Der Elastomerkörper kann ein oder mehrere gummielas- tisch verformbare Elemente aufweisen, beispielsweise einen Gummikörper oder ein Stahlkis- sen, ein oder mehrere Federelemente, welche einen runden oder unrunden Innenquerschnitt aufweisen können, der als drehmomentübertragendes Element zwischen Aktuator- und Spin- delkupplung angebracht ist. Die Elastizität und Steifigkeit können gewählt werden, dass die torsionale Verformung bei der Drehmomentübertragung innerhalb vorgegebener Toleranzen bleibt, wobei der geforderte Ausgleich von Wellenversatz gewährleistet ist. Der Elastomer- körper kann mit einer Aktuatorkupplung und einer Spindelkupplung verbunden sein, bei- spielsweise mittels einer stoff- und/oder formschlüssigen Verbindung, die zur Übertragung des Rückstellmoments geeignet ist, beispielsweise einer Verklebung oder Verschweißung. A preferred embodiment provides that the transmission element has at least one elastomer body. The elastomer body can have one or more elastically deformable elements, for example a rubber body or a steel cushion, one or more spring elements, which can have a round or non-circular inner cross section, which is attached as a torque-transmitting element between the actuator and spindle coupling. The elasticity and rigidity can be selected so that the torsional deformation during torque transmission remains within specified tolerances, the required compensation of shaft misalignment being ensured. The elastomer body can be connected to an actuator coupling and a spindle coupling, for example by means of a material and / or form-fitting connection that is suitable for transmitting the restoring torque, for example gluing or welding.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Elastomerelement rohrförmig, mit einer hohlzylindrischen Grundform ausgebildet sein. Die Spindelkupplung kann einen mit dem Elastomerkörper verbundenen Innenring umfassen, mit dem die Lenkspindel drehmoment- schlüssig verbindbar ist. Der Elastomerkörper kann zwischen dem Innenring und einem Aus- senring gebildet sein. Der rohrförmige Innenring kann in der Öffnung angebracht sein, und kann seinerseits einen unrunden Innenquerschnitt haben, in den das akuatorseitige Ende der Lenkspindel formschlüssig zur Übertragung des Rückstellmoments axial eingreifen kann. Dadurch kann eine Spindelkupplung gebildet werden. Beispielsweise kann der Innenquer- schnitt korrespondierend zum Außenquerschnitt der Lenkspindel mehreckig ausgebildet sein, oder ein sogenanntes Kleeblattprofil haben, welches gebildet wird aus einer zylindri- schen oder mehreckigen Grundprofil, welches bogenförmige radiale Aus- und/oder Einfor- mungen aufweist. Mit dem Elastomerkörper, der beispielsweise aus einem Gummimaterial besteht, kann der Innenring formschlüssig, und alternativ oder bevorzugt zusätzlich stoff- schlüssig verbunden sein, beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen oder Vulkanisie- ren. Dadurch weist das Übertragungselement die Spindelkupplung auf. In an advantageous embodiment, the elastomer element can be tubular, with a hollow cylindrical basic shape. The spindle coupling can comprise an inner ring connected to the elastomer body, with which the steering spindle can be connected in a torque-locking manner. The elastomer body can be formed between the inner ring and an outer ring. The tubular inner ring can be fitted in the opening, and in turn can have a non-circular inner cross-section, in which the actuator-side end of the steering spindle can engage in a form-fitting manner to transmit the restoring torque. This enables a spindle coupling to be formed. For example, the inner cross section corresponding to the outer cross section of the steering spindle can be polygonal, or have a so-called cloverleaf profile, which is formed from a cylindrical or polygonal basic profile, which has arcuate radial shapes and / or recesses. With the elastomer body, which consists for example of a rubber material, the inner ring can be positively connected, and alternatively or preferably additionally integrally, for example by gluing, welding or vulcanizing. As a result, the transmission element has the spindle coupling.
Eine rohrförmige Spindelkupplung mit einem vorangehend beschriebenen unrunden Öff nungsquerschnitt, in die das aktuatorseitige Ende der Lenkspindel formschlüssig axial, in Richtung der Längsachse einsteckbar ist, hat weiterhin den Vorteil einer einfachen Montier- barkeit. Die Aktuatoreinheit kann einfach über eine geeignete Verbindung in axialer Richtung am aktuatorseitigen, in Fahrtrichtung vorderen Ende der Manteleinheit fixiert werden, wobei die Lenkspindel formschlüssig in die erfindungsgemäße Entkopplungseinrichtung eingreift. Möglicherweise bei dieser Verbindung auftretender Achsversatz zwischen der Aktuatorwelle und der Lenkspindel wird durch die Entkopplungseinrichtung ausgeglichen, und die Lenk- spindel ist gegen unerwünschte und potentiell beeinträchtigende Querlasten entkoppelt. Da- durch kann der Fertigungs- und Montageaufwand reduziert werden. A tubular spindle coupling with a non-circular opening cross section described above, into which the actuator-side end of the steering spindle can be inserted in a form-fitting manner axially in the direction of the longitudinal axis, also has the advantage of being easy to mount. The actuator unit can simply be fixed in the axial direction on the actuator-side end of the jacket unit in the direction of travel by means of a suitable connection, the steering spindle engaging in a positive manner in the decoupling device according to the invention. Axial misalignment between the actuator shaft possibly occurring with this connection and the steering spindle is compensated for by the decoupling device, and the steering spindle is decoupled against undesired and potentially impairing transverse loads. As a result, the manufacturing and assembly effort can be reduced.
An dem Elastomerelement kann weiterhin ein Außenring angebracht sein, der mit der Aktua- torkupplung verbindbar ist. Beispielsweise kann an einem hohlzylindrischen Elastomerele- ment außen ein rohrförmiger Außenring stoff- und/oder formschlüssig festgelegt sein, der mit einer korrespondierenden Aufnahmeeinrichtung der Aktuatorwelle verbindbar ist. An outer ring, which can be connected to the actuator coupling, can also be attached to the elastomer element. For example, on the outside of a hollow cylindrical elastomer element, a tubular outer ring can be fixed in material and / or form fit, which can be connected to a corresponding receiving device of the actuator shaft.
Eine Ausführungsform kann vorsehen, dass das Übertragungselement mindestens ein star- res Verstärkungselement aufweist. Mittels eines oder mehrerer Verstärkungselemente, die zusammen mit dem Übertragungselement im Kraftfluss der Drehmomentübertragung liegen, kann die Verformbarkeit bzw. die Steifigkeit der Entkopplungseinrichtung gezielt vorgegeben oder begrenzt werden. Ein Verstärkungselement kann bevorzugt aus einem Material mit hö- herer Steifigkeit als das Elastomermaterial ausgebildet sein, beispielsweise können ein oder mehrere stiftförmige Metall- oder Stahlelemente mit einem gummiartigen Elastomerkörper verbunden sein, und bevorzugt darin eingebettet und stoffschlüssig fixiert werden. Die stift- förmigen Elemente können parallel zur Längsachse angeordnet sein, wodurch die Torsions- steifigkeit und die Biegesteifigkeit eingestellt werden können. Es ist denkbar und möglich, dass ein oder mehrere Verstärkungselemente als Rippen oder Federelemente, wie beispiels- weise eine Tellerfeder, ausgebildet sind, welche parallel zueinander ausgebildet sind und senkrecht zur Längsachse angeordnet sind. Die Verstärkungselemente können weiterhin X- förmig oder V-förmig angeordnet sind. Weiterhin kann durch ein Verstärkungselement eine Überlastsicherung realisiert sein, welche bei einer Beschädigung des Elastomerkörpers wei- terhin eine Drehmomentübertragung ermöglicht. One embodiment can provide that the transmission element has at least one rigid reinforcing element. The deformability or the rigidity of the decoupling device can be specifically specified or limited by means of one or more reinforcing elements, which together with the transmission element lie in the force flow of the torque transmission. A reinforcing element can preferably be formed from a material with a higher rigidity than the elastomer material, for example one or more pin-shaped metal or steel elements can be connected to a rubber-like elastomer body, and can preferably be embedded therein and fixed in a cohesive manner. The pin-shaped elements can be arranged parallel to the longitudinal axis, as a result of which the torsional rigidity and the bending rigidity can be set. It is conceivable and possible that one or more reinforcing elements are designed as ribs or spring elements, such as a plate spring, which are formed parallel to one another and are arranged perpendicular to the longitudinal axis. The reinforcing elements can also be arranged in an X-shape or a V-shape. Furthermore, an overload protection can be implemented by a reinforcing element, which furthermore enables torque transmission if the elastomer body is damaged.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Kupplungseinrichtung eine Überlastkupplung mit im losen Formschluss angeordneten Formschlusselementen aufweist. Die Überlastkupplung kann im Drehmomentfluss zwischen Aktuatorwelle und Lenkspindel parallel zum Übertragungselement angeordnet sein. Im normalen Betrieb, wenn das Übertra- gungselement durch das übertragene Rückstellmoment innerhalb vorgegebener Winkeltole- ranzen tordiert wird, haben die miteinander korrespondierenden Formschlusselemente, die eingangsseitig drehfest mit der Akuatorwelle und ausgangsseitig mit der Lenkspindel verbun- den sind, bezüglich Drehung um die Längsachse Winkelspiel zueinander, und tragen nicht zur Drehmomentübertragung bei. Erst falls das Übertragungselement durch Überlastung oder Beschädigung über die Winkeltoleranz hinaus tordiert wird, kommen die Formschluss- elemente in Umfangsrichtung in Eingriff miteinander und bilden einen zur Drehmomentüber- tragung wirksamen Formschluss zwischen Aktuatorwelle und Lenkspindel. Beispielsweise kann ein Formschlusselement einen über eine Aktuatorkupplung mit der Aktuatorwelle ver- bundenen Flansch mit einer unrunden Formschlussöffnung aufweisen, durch die sich die korrespondierend unrunde Lenkspindel in Achsrichtung im losen Formschluss erstreckt, wo bei sie im weiteren Verlauf in bestehendem Formschluss über eine Spindelkupplung drehmo- mentschlüssig mit der Entkopplungseinrichtung verbunden ist. An advantageous embodiment of the invention provides that the coupling device has an overload clutch with form-fitting elements arranged in a loose form fit. The overload clutch can be arranged parallel to the transmission element in the torque flow between the actuator shaft and the steering spindle. In normal operation, when the transmission element is twisted within predetermined angular tolerances by the transmitted restoring torque, the corresponding interlocking elements, which are connected on the input side to the actuator shaft and on the output side with the steering spindle, have angular play with respect to one another with respect to rotation about the longitudinal axis , and do not contribute to the torque transmission. Only if the transmission element is twisted beyond the angular tolerance due to overloading or damage, do the form-locking elements engage with each other in the circumferential direction and form a torque effective form fit between the actuator shaft and steering shaft. For example, a form-locking element can have a flange connected to the actuator shaft via an actuator coupling, with a non-circular form-fitting opening through which the correspondingly non-circular steering spindle extends in the axial direction in a loose form-fitting manner, where in the course of the existing form-fitting connection via a spindle coupling, it is torque-locked is connected to the decoupling device.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Manteleinheit ein in einem Außenmantelrohr teleskopierbar angeordnetes Innenmantelrohr, und die Lenkspindel eine in einer Außenspin- del teleskopierbar angeordnete Innenspindel aufweist. Dadurch wird eine an sich bekannte, in Längsrichtung parallel zur Längsachse verstellbare Lenksäulenanordnung realisiert. Die Aktuatoreinheit kann am vorderen, aktuatorseitigen Ende der unteren, karosserieseitig axial fixierten Manteleinheit fixiert sein. It can preferably be provided that the jacket unit has an inner jacket tube that is telescopically arranged in an outer jacket tube, and the steering spindle has an inner spindle that is telescopically arranged in an outer spindle. A steering column arrangement known per se and adjustable in the longitudinal direction parallel to the longitudinal axis is thereby realized. The actuator unit can be fixed to the front, actuator-side end of the lower, axially fixed jacket unit on the body side.
Eine vorteilhafte Ausführung kann vorsehen, dass die Lenkspindel in der Manteleinheit in zwei mit Abstand in Richtung der Längsachse angeordneten Lagern gelagert ist. Durch die beiden Lager wird eine räumlich definierte Lagerung erzeugt, beispielsweise kann die Lenk- spindel in zwei Wälzlagern in der Manteleinheit gelagert sein, wodurch eine hohe Steifigkeit der Lenksäule gewährleistet ist. Bei einer längsverstellbaren Lenksäule kann eine fahrerseiti- ge, hintere Lenkspindel, welche mit einer aktuatorseitigen, vorderen Lenkspindel drehmo- mentschlüssig, längs teleskopierbar verbunden ist, in zwei Lagern in einem fahrerseitigen, hinteren Mantelrohr gelagert sein, welches relativ zu einem aktuatorseitigen, vorderen Man- telrohr teleskopierbar ist. Die Aktuatoreinheit kann mit dem vorderen Mantel verbunden sein, wobei die Aktuatorwelle erfindungsgemäß über die Entkopplungseinrichtung mir der vorde- ren Lenkwelle verbunden ist. Dadurch, dass ein durch hohe Quer- oder Biegekräfte erzeug- ter Achsversatz ausgeglichen wird, wird eine verbesserte Übertragung von Rückstellmomen- ten und eine Teleskopierbarkeit gewährleistet. An advantageous embodiment can provide that the steering spindle is mounted in the casing unit in two bearings arranged at a distance in the direction of the longitudinal axis. The two bearings produce a spatially defined bearing, for example the steering spindle can be mounted in two roller bearings in the casing unit, which ensures high rigidity of the steering column. In the case of a longitudinally adjustable steering column, a driver-side, rear steering spindle, which is connected in a torque-locking, longitudinally telescopic manner to an actuator-side, front steering spindle, can be mounted in two bearings in a driver-side, rear jacket tube, which is relative to an actuator-side, front jacket tube. telescope is telescopic. The actuator unit can be connected to the front casing, the actuator shaft being connected according to the invention to the front steering shaft via the decoupling device. The fact that an axial misalignment generated by high transverse or bending forces is compensated for ensures an improved transmission of restoring torques and a telescoping ability.
Die hintere Lenkspindel kann eine rohrförmige Außenspindel sein, an der fahrerseitig ein Lenkrad anbringbar ist, und in die aktuatorseitig, von vorn eine als Innenspindel ausgebildete vordere Lenkspindel drehmomentschlüssig und teleskopierbar eintaucht. Der vordere, aktua- torseitige Mantel kann als Außenmantelrohr ausgebildet sein, in das von hinten der als In- nenmantelrohr ausgebildete hintere, fahrerseitige Mantel teleskopierbar eintaucht. Die Tele- skopanordnungen von Lenkspindel und Manteleinheit können prinzipiell auch jeweils umge- kehrt ausgebildet sein. Beschreibung der Zeichnungen The rear steering spindle can be a tubular outer spindle to which a steering wheel can be attached on the driver side and into which a front steering spindle designed as an inner spindle is immersed in a torque-locking and telescopic manner from the actuator side. The front, actuator-side jacket can be designed as an outer jacket tube into which the rear, driver-side jacket designed as an inner jacket tube can be telescopically immersed. In principle, the telescopic arrangements of the steering spindle and the jacket unit can also be reversed. Description of the drawings
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnun- gen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen: Advantageous embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show in detail:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Lenksäule in einer schematischen perspektivischen Figure 1 shows a steering column according to the invention in a schematic perspective
Ansicht,  View,
Figur 2 die Lenksäule gemäß Figur 1 in einer weiteren perspektivischen Ansicht, FIG. 2 shows the steering column according to FIG. 1 in a further perspective view,
Figur 3 ein Längsschnitt durch eine Lenksäule gemäß Figur 1 , FIG. 3 shows a longitudinal section through a steering column according to FIG. 1,
Figur 4 eine teilweise perspektivische Ansicht der Lenksäule gemäß Figur 1 in ausein- ander gezogenem Zustand, FIG. 4 shows a partial perspective view of the steering column according to FIG. 1 in an extended state,
Figur 5 die Entkopplungseinrichtung in einer vergrößerten Detailansicht von Figur 4, FIG. 5 shows the decoupling device in an enlarged detail view from FIG. 4,
Figur 6 eine weitere Ansicht wie in Figur 5 in auseinander gezogenem Zustand, FIG. 6 shows a further view as in FIG. 5 in an exploded state,
Figur 7 eine Explosionsdarstellung der Entkopplungseinrichtung der Lenksäule ge- mäß der vorangehenden Figuren. 7 shows an exploded view of the decoupling device of the steering column according to the preceding figures.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. This object is achieved by a steering column for a motor vehicle with the features of claim 1. Advantageous further developments result from the subclaims.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver- sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually only named or mentioned once.
Figuren 1 und 2 zeigen in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten eine Lenksäule 1 eines steer-by-wire-Lenksystems, in Figur 1 von hinten links, und in Figur 2 von hinten rechts, jeweils bezogen auf die Fahrtrichtung. Figures 1 and 2 show in different perspective views a steering column 1 of a steer-by-wire steering system, in Figure 1 from the rear left, and in Figure 2 from the rear right, each based on the direction of travel.
Die Lenksäule umfasst eine Manteleinheit 2, in der eine Lenkspindel 3 um ihre Längsachse L drehbar gelagert ist. An ihrem hinteren, fahrerseitigen Ende weist die Lenkspindel 3 einen Befestigungsabschnitt 30 zur Anbringung eines hier nicht dargestellten Lenkrads auf. Eine Trageinheit 4 weist Befestigungsöffnungen 41 zur Anbringung an einer nicht dargestell- ten Fahrzeugkarosserie auf, und hat zwei nach unten gerichtete Seitenwangen 42, zwischen denen die Manteleinheit 2 aufgenommen ist. The steering column comprises a jacket unit 2, in which a steering spindle 3 is rotatably mounted about its longitudinal axis L. At its rear, driver-side end, the steering spindle 3 has a fastening section 30 for attaching a steering wheel, not shown here. A support unit 4 has fastening openings 41 for attachment to a vehicle body, not shown, and has two downwardly directed side walls 42, between which the jacket unit 2 is accommodated.
Eine Feststelleinrichtung 5 kann durch Drehung eines Feststellhebels 51 , der mit einer Span- nachse 52 verbunden ist, wahlweise in Fixier- oder Löseposition umgeschaltet werden. In Fixierposition ist die Manteleinheit 2 positionsfest zwischen den Seitenwangen 42 einge- spannt. In Löseposition kann die Manteleinheit 2 zur Höhenverstellung der Lenksäule 1 um eine im vorderen Bereich angeordnete horizontale Schwenkachse 53 in Höhenrichtung H auf oder ab verschwenkt werden, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet. A locking device 5 can optionally be switched to the fixing or release position by rotating a locking lever 51 which is connected to a clamping axis 52. In the fixing position, the jacket unit 2 is clamped in a fixed position between the side cheeks 42. In the release position, the jacket unit 2 can be pivoted up or down in the height direction H for a height adjustment of the steering column 1 about a horizontal pivot axis 53 arranged in the front region, as indicated by the double arrow.
Die Manteleinheit 2 wird gebildet durch ein Außenmantelrohr 21 , in dem ein Innenmantelrohr 22 in Längsrichtung, d.h.in Richtung der Längsachse L teleskopierbar aufgenommen ist, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet. The jacket unit 2 is formed by an outer jacket tube 21, in which an inner jacket tube 22 is telescopically received in the longitudinal direction, i.e. in the direction of the longitudinal axis L, as indicated by the double arrow.
Die Lenkspindel 3 weist eine Innenspindel 31 auf, die in Längsrichtung teleskopierbar in eine Außenspindel 32 eingesetzt ist. Am hinteren, fahrerseitigen Ende weist die Außenspindel 32 den Befestigungsabschnitt 30 auf. Die Außenspindel 32 ist in zwei Lagern 33, bevorzugt Wälzlagern, die Abstand in Richtung der Längsachse L haben, in dem Innenmantelrohr 22 um die Längsachse L drehbar gelagert. Die Anordnung der Lager 33 ist in Figuren 3 und 4 erkennbar, wobei in Figur 4 zur besseren Übersicht das Außenmantelrohr 21 weggelassen ist. The steering spindle 3 has an inner spindle 31 which is telescopically inserted into an outer spindle 32 in the longitudinal direction. At the rear, driver-side end, the outer spindle 32 has the fastening section 30. The outer spindle 32 is mounted in two bearings 33, preferably roller bearings, which are spaced in the direction of the longitudinal axis L, in the inner casing tube 22 so as to be rotatable about the longitudinal axis L. The arrangement of the bearings 33 can be seen in FIGS. 3 and 4, the outer casing tube 21 being omitted in FIG. 4 for a better overview.
Die Innenspindel 31 hat ein unrundes Außenprofil, im dargestellten Beispiel ein sogenanntes Kleeblattprofil, welches eine quadratische Grundform mit im Querschnitt bogenförmigen, nutförmigen Einformungen 750 hat. Das Außenprofil ist bezüglich Drehung um die The inner spindle 31 has a non-circular outer profile, in the example shown a so-called cloverleaf profile, which has a square basic shape with groove-shaped indentations 750 which are arc-shaped in cross section. The outer profile is with respect to the rotation
Längsachse L formschlüssig in das Innenprofil der Außenspindel 32 eingesetzt, wie Figur 5 deutlich entnehmbar ist. Longitudinal axis L is positively inserted into the inner profile of the outer spindle 32, as can be clearly seen in FIG. 5.
Am vorderen Ende der Manteleinheit 2 ist eine Aktuatoreinheit 6 angebracht, die über einen flanschförmigen Adapter 61 mit dem vorderen, aktuatorseitigen Ende des Außenmantels 21 verbunden ist. Die Aktuatoreinheit 6 umfasst einen elektrischen Stellmotor 62, von dem über ein im Einzelnen nicht dargestelltes Getriebe eine Aktuatorwelle 63 um eine Rotorachse R drehend antreibbar ist, wie in dem Längsschnitt von Figur 3 erkennbar ist. At the front end of the jacket unit 2, an actuator unit 6 is attached, which is connected via a flange-shaped adapter 61 to the front, actuator-side end of the outer jacket 21. The actuator unit 6 comprises an electric servomotor 62, of which an actuator shaft 63 can be driven to rotate about a rotor axis R via a gear (not shown in detail), as can be seen in the longitudinal section of FIG. 3.
Die Aktuatorwelle 63 ist in zwei Rotorlagern 64, die Abstand voneinander in Richtung der Rotorachse R haben, in der Aktuatoreinheit 6 drehbar gelagert. Die Aktuatorwelle 63 kann, wie in Figur 3 dargestellt, etwa in einem Mittenabschnitt in der Aktuatoreinheit 6 aufgenom- men sein. Weiterhin ist es denkbar und möglich, dass die Aktuatorwelle 63 länger ausgebil- det ist und bis zum Rand näher zur Rotorachse R hin reicht oder auch aus der Aktuatorein- heit 6 hinausragt. The actuator shaft 63 is rotatably mounted in the actuator unit 6 in two rotor bearings 64, which are spaced apart in the direction of the rotor axis R. As shown in FIG. 3, the actuator shaft 63 can be accommodated in a central section in the actuator unit 6. Furthermore, it is conceivable and possible that the actuator shaft 63 is made longer is and extends to the edge closer to the rotor axis R or also protrudes from the actuator unit 6.
Bei optimaler Montage und ohne Einwirkung hoher Biegelasten ist die Rotorachse R iden- tisch mit der Längsachse L, durch Toleranzen und/oder hohe von außen einwirkende Quer- kräfte kann ein Achsversatz auftreten, nämlich ein Winkel- und/oder Querversatz. With optimal assembly and without the effect of high bending loads, the rotor axis R is identical to the longitudinal axis L, due to tolerances and / or high transverse forces acting from the outside, an axis offset can occur, namely an angular and / or transverse offset.
Zwischen der Aktuatorwelle 63 und der Innenspindel 31 ist eine Entkopplungseinrichtung 7 eingesetzt, die anhand der Darstellungen in den Figuren 3 bis 7 erläutert wird. A decoupling device 7 is inserted between the actuator shaft 63 and the inner spindle 31 and is explained with reference to the representations in FIGS. 3 to 7.
Mit der Aktuatorwelle 63 ist eine hohlzylindrische Aktuatorkupplung 71 , im gezeigten Beispiel einstückig, ausgebildet, die topfförmig zur Lenkspindel 3 hin geöffnet ist. With the actuator shaft 63, a hollow cylindrical actuator clutch 71 is formed, in one piece in the example shown, which is open in a pot shape towards the steering spindle 3.
In die Aktuatorkupplung 71 ist ein Übertragungselement 72 drehfest eingesetzt. Dieses weist einen hohlzylindrischen, rohrförmigen Elastomerkörper 73 auf, beispielsweise einen Gummi- körper. Auf dessen äußerer Mantelfläche ist ein rohrabschnittförmiger Außenring 74 ange- bracht, beispielsweise durch stoffschlüssige Verbindung wie Vulkanisieren, Verkleben oder dergleichen. Der Außenring 74 ist drehfest mit der Aktuatorkupplung 71 verbunden. A transmission element 72 is inserted in the actuator clutch 71 in a rotationally fixed manner. This has a hollow cylindrical, tubular elastomer body 73, for example a rubber body. A tubular section-shaped outer ring 74 is attached to its outer surface, for example by means of a material connection such as vulcanization, gluing or the like. The outer ring 74 is connected to the actuator clutch 71 in a rotationally fixed manner.
Innen in der Öffnung des Elastomerkörpers 73 ist ein Innenring 75 befestigt, der einen form- schlüssig bezüglich Drehung um die Längsachse L mit dem Außenquerschnitt der Innenspin- del 31 korrespondierenden, im Beispiel kleeblattförmigen Innenquerschnitt hat. Der Innenring 75 kann ebenfalls stoffschlüssig mit dem Elastomerkörper 73 verbunden sein, und kann zu- sätzlich durch die unrunde Kleeblattform, die axial durchgehende, nutförmige Einformungen 750 hat, formschlüssig fixiert sein. An inner ring 75 is fastened on the inside in the opening of the elastomer body 73 and has an inner cross section, which in the example is cloverleaf-shaped and corresponds positively with respect to rotation about the longitudinal axis L with the outer cross section of the inner spindle 31. The inner ring 75 can also be integrally connected to the elastomer body 73, and can additionally be positively fixed by the non-circular cloverleaf shape, which has axially continuous, groove-shaped indentations 750.
In den Innenring 75 kann die Innenspindel 31 in Längsrichtung ähnlich wie in die Außenspin- del 32 formschlüssig eingreifen. Dadurch bildet der Innenring eine Spindelkupplung zur dreh- momentschlüssigen Verbindung des elastischen Übertragungselements 72 und dadurch der Entkopplungseinrichtung 7 mit der Lenkspindel 3. The inner spindle 31 can engage in a form-fitting manner in the longitudinal direction, similarly to the outer spindle 32. As a result, the inner ring forms a spindle coupling for the torque-locking connection of the elastic transmission element 72 and thereby the decoupling device 7 to the steering spindle 3.
Mit dem Elastomerkörper 73 sind mehrere stiftförmige Verstärkungselemente 76 verbunden, vorzugsweise Metallstifte, beispielsweise Stahlstifte, die parallel zur Längsachse L bevorzugt unlösbar in das elastische Material eingebettet sind. Die Verstärkungselemente 76 können sich entlang der nutförmigen Einformungen 750 erstrecken, und eine Erhöhung der Torsions- steifigkeit des Übertragungselements 72 bewirken. A plurality of pin-shaped reinforcing elements 76 are connected to the elastomer body 73, preferably metal pins, for example steel pins, which are embedded in the elastic material in a non-detachable manner parallel to the longitudinal axis L. The reinforcing elements 76 can extend along the groove-shaped indentations 750 and increase the torsional rigidity of the transmission element 72.
Es ist möglich, dass die Verstärkungselemente 76 bezüglich einer Drehmomentübertragung als Begrenzungselemente dienen. Hierzu können sie bezüglich der nutförmigen Einformun- gen 750 in losem Formschluss in Umfangsrichtung elastisch in dem Elastomerkörper 73 ge- halten werden. Dadurch kann die Torsionssteifigkeit erhöht werden, und die maximale Torsi- on dadurch begrenzt werden, dass die Verstärkungselemente 76 in Eingriff mit den Einfor- mungen 750 kommen. It is possible that the reinforcing elements 76 serve as limiting elements with regard to torque transmission. For this purpose, they can be held elastically in the elastomer body 73 with respect to the groove-shaped indentations 750 in a loose positive fit in the circumferential direction. This can increase the torsional rigidity and the maximum torsional can be limited by the fact that the reinforcing elements 76 come into engagement with the indentations 750.
An der Aktuatorkupplung 71 ist eine Überlastkupplung 77 angebracht. Diese ist im Beispiel scheibenförmig ausgebildet und weist eine zentrale Kupplungsöffnung 770 auf. Die Kupp- lungsöffnung 770 nimmt im zusammengesetzten Zustand, wie beispielsweise in den Figuren 3 oder 6 gezeigt, die unrunde Innenwelle 31 bezüglich Drehung um die Längsachse L in lo- sem Formschluss auf. Damit ist gemeint, dass die Innenform der Kupplungsöffnung 770 mit der Außenform der Innenwelle 31 korrespondiert, beispielsweise wie diese kleeblattförmig ausgebildet ist, wobei im normalen Betrieb Spiel vorhanden ist, und kein Drehmoment über- tragen wird. Erst wenn das Übertragungselement 72 durch ein hohes Drehmoment über einen vorgegebenen Grenzwert hinaus tordiert wird, kommt der Formschluss zwischen Kupplungsöffnung 770 und Innenspindel 31 wirksam zustande, und das Drehmoment wird von der Aktuatorkupplung 71 und die Überlastkupplung 77 an dem Übertragungselement 72 vorbei auf die Lenkspindel 3 übertragen. An overload clutch 77 is attached to the actuator clutch 71. In the example, this is disc-shaped and has a central coupling opening 770. In the assembled state, as shown for example in FIGS. 3 or 6, the coupling opening 770 receives the non-circular inner shaft 31 with respect to rotation about the longitudinal axis L in a loose positive fit. This means that the inner shape of the coupling opening 770 corresponds to the outer shape of the inner shaft 31, for example how it is designed in the shape of a cloverleaf, with play being present in normal operation and no torque being transmitted. Only when the transmission element 72 is twisted by a high torque beyond a predetermined limit value, does the form fit between the clutch opening 770 and the inner spindle 31 take effect, and the torque is passed by the actuator clutch 71 and the overload clutch 77 past the transmission element 72 onto the steering spindle 3 transfer.
Durch seine Elastizität kann der Elastomerkörper 73 einen Achsversatz zwischen dem Au- ßenring 74 und dem Innenring 75 elastisch aufnehmen, wodurch ein Winkel- und/oder Quer- versatz zwischen der Rotorachse R und Längsachse L ausgeglichen werden kann, der bei- spielsweise durch eine extrem hohe Querlast auf die Manteleinheit 2 und/oder Toleranzen bei der Montage der Aktuatoreinheit 6 an der Manteleinheit 2 auftreten kann. Due to its elasticity, the elastomer body 73 can elastically absorb an axial offset between the outer ring 74 and the inner ring 75, as a result of which an angular and / or transverse offset between the rotor axis R and the longitudinal axis L can be compensated for, for example by an extreme high transverse load on the jacket unit 2 and / or tolerances can occur when mounting the actuator unit 6 on the jacket unit 2.
Die Montage der Aktuatoreinheit 6 wird dadurch vereinfacht, dass beim Anflanschen des Adapters 61 die Innenspindel 31 formschlüssig in den Innenring 75 eintaucht, wodurch die drehmomentschlüssige Kupplung erzeugt wird. The assembly of the actuator unit 6 is simplified in that when the adapter 61 is flanged, the inner spindle 31 is positively inserted into the inner ring 75, as a result of which the torque-locking clutch is generated.
Durch den Versatzausgleich der Entkopplungseinrichtung 7 kann die Lenkspindel 3 wie ge- zeigt zweifach in Lagern 33 in der Manteleinheit 2 gelagert sein, und auch die Aktuatorwelle 63 kann in den Lagern 64 zweifach in der Aktuatoreinheit gelagert sein, ohne dass potentiell schädliche Kräfte auf die Lenkspindel 3 und/oder die Manteleinheit 2 wirken. As a result of the offset compensation of the decoupling device 7, the steering spindle 3 can be mounted twice in bearings 33 in the casing unit 2, as shown, and the actuator shaft 63 can also be mounted twice in the bearings 64 in the actuator unit without any potentially damaging forces acting on the steering spindle 3 and / or the jacket unit 2 act.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Lenksäule 1 steering column
2 Manteleinheit  2 jacket unit
21 Außenmantelrohr  21 outer casing tube
22 Innenmantelrohr  22 inner jacket tube
3 Lenkspindel  3 steering spindle
30 Befestigungsabschnitt 30 fastening section
31 Innenspindel 31 inner spindle
32 Außenspindel  32 outer spindle
33 Lager  33 bearings
4 Trageinheit  4 support unit
41 Befestigungsöffnungen 41 mounting holes
42 Seitenwangen 42 sidewalls
5 Feststelleinrichtung 5 locking device
51 Feststellhebel 51 locking lever
52 Spannachse  52 clamping axis
53 Schwenkachse  53 swivel axis
6 Aktuatoreinheit  6 actuator unit
61 Adapter  61 adapters
62 Stellmotor  62 servomotor
63 Aktuatorwelle  63 actuator shaft
64 Rotorlager  64 rotor bearings
7 Entkopplungseinrichtung 7 decoupling device
71 Aktuatorkupplung 71 Actuator coupling
72 Übertragungselement 72 transmission element
73 Elastomerkörper 73 elastomer body
74 Außenring  74 outer ring
75 Innenring / Spindelkupplung 75 inner ring / spindle coupling
76 Verstärkungselement76 reinforcing element
77 Überlastkupplung 77 Overload clutch
770 Kupplungsöffnung  770 clutch opening
L Längsachse L longitudinal axis
R Rotorachse  R rotor axis

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Lenksäule (1 ) mit einem Feedback-Aktuator für ein Steer-by-wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine in einer Manteleinheit (2) um eine Längsachse (L) drehbar gelagerte Lenkspindel (3) und eine Aktuatoreinheit (6), die eine von einem elektrischen Stellmotor (62) um eine Rotorachse (R) drehend antreibbare Aktuator- welle (63) aufweist, die mit der Lenkspindel (3) drehmomentschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, 1. steering column (1) with a feedback actuator for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, comprising a steering spindle (3) rotatably mounted in a jacket unit (2) about a longitudinal axis (L) and an actuator unit (6), which has an actuator shaft (63) which can be driven by an electric servomotor (62) to rotate about a rotor axis (R) and which is connected to the steering spindle (3) in a torque-locking manner, characterized in that
dass die Aktuatorwelle (63) über eine versatzausgleichend ausgebildete Entkopp- lungseinrichtung (7) mit der Lenkspindel (3) drehmomentschlüssig verbunden ist.  that the actuator shaft (63) is torque-locked to the steering spindle (3) via a decoupling device (7).
2. Lenksäule nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Entkopplungseinrichtung (7) radial- und/oder Winkel- und/oder axialversatzausgleichend ausgebildet ist. 2. Steering column according to claim 1, characterized in that the decoupling device (7) is designed to compensate for radial and / or angular and / or axial misalignment.
3. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (7) an einem aktuatorseitigen Ende der Lenkspin- del (3) angebracht ist. 3. Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling device (7) is attached to an actuator-side end of the steering spindle (3).
4. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (7) eine mit der Aktuatorwelle (63) verbindbare Ak- tuatorkupplung (71 ) und eine mit der Lenkspindel (3) verbindbare Spindelkupplung (75) aufweist. 4. Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling device (7) has an actuator coupling (71) which can be connected to the actuator shaft (63) and a spindle coupling (75) which can be connected to the steering spindle (3).
5. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (7) ein elastisches Übertragungselement (72) auf- weist. 5. Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling device (7) has an elastic transmission element (72).
6. Lenksäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsele- ment (72) mindestens einen Elastomerkörper (73) aufweist. 6. Steering column according to claim 5, characterized in that the transmission element (72) has at least one elastomer body (73).
7. Lenksäule nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertra- gungselement (72) mindestens ein starres Verstärkungselement (76) aufweist. 7. Steering column according to claim 5 or 6, characterized in that the transmission element (72) has at least one rigid reinforcing element (76).
8. Lenksäule nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelkupplung einen mit dem Elastomerkörper (73) verbundenen Innenring (75) umfasst, mit dem die Lenkspindel (3) drehmomentschlüssig verbindbar ist. 8. Steering column according to one of claims 6 or 7, characterized in that the spindle coupling comprises an inner ring (75) connected to the elastomer body (73), with which the steering spindle (3) can be connected in a torque-locking manner.
9. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungseinrichtung (7) eine Überlastkupplung (77) mit im losen Form- schluss angeordneten Formschlusselementen (770, 31 ) aufweist. 9. Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling device (7) has an overload clutch (77) with form-fitting elements (770, 31) arranged in a loose positive fit.
10. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manteleinheit (2) ein in einem Außenmantelrohr (21 ) teleskopierbar ange- ordnetes Innenmantelrohr (22), und die Lenkspindel (3) eine in einer Außenspindel (32) teleskopierbar angeordnete Innenspindel (31 ) aufweist. 10. Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the jacket unit (2) in an outer jacket tube (21) telescopically arranged inner jacket tube (22), and the steering spindle (3) in an outer spindle (32) telescopically arranged inner spindle (31).
1 1. Lenksäule nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkspindel (3) in der Manteleinheit (2) in zwei mit Abstand in Richtung der Längsachse (L) angeordneten Lagern (33) gelagert ist. 1 1. Steering column according to one of the preceding claims, characterized in that the steering spindle (3) in the casing unit (2) is mounted in two bearings (33) arranged at a distance in the direction of the longitudinal axis (L).
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