WO2023147808A1 - Begrenzung einer lenkraddrehung in einem steer-by-wire-lenksystem - Google Patents

Begrenzung einer lenkraddrehung in einem steer-by-wire-lenksystem Download PDF

Info

Publication number
WO2023147808A1
WO2023147808A1 PCT/DE2023/100025 DE2023100025W WO2023147808A1 WO 2023147808 A1 WO2023147808 A1 WO 2023147808A1 DE 2023100025 W DE2023100025 W DE 2023100025W WO 2023147808 A1 WO2023147808 A1 WO 2023147808A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ring
shaft
steering
stop
rotation
Prior art date
Application number
PCT/DE2023/100025
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian RUH
Simon Merz
Simon Sagewka
Georg Plettner
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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 Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2023147808A1 publication Critical patent/WO2023147808A1/de

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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for limiting steering wheel rotation in a steer-by-wire steering system. Furthermore, the invention relates to a steering column for a steer-by-wire steering system, comprising such a device.
  • Steering axles for motor vehicles which have a so-called steer-by-wire steering system, the steer-by-wire steering system receiving steering commands from the driver like conventional mechanical steering systems by manually rotating a steering wheel.
  • the steering angle of the wheels to be steered is set electromechanically with the help of angle of rotation or torque sensors, which record the steering command applied to the steering wheel and transmit an electrical control signal determined from this to a steering actuator, which uses a control module to determine a corresponding steering angle or the steering angle of the wheels the steering axle adjusts.
  • a transmission ratio is set between the steering wheel and the wheels to be steered, which can be set variably depending on the driving situation of the motor vehicle.
  • the translation is a theoretical or simulated translation.
  • One turn of the steering wheel corresponds to a specific travel of the steering actuator, which is to be understood as a transmission ratio.
  • the transmission ratio can be linear or variable.
  • Changing the gear ratio while driving makes sense, for example, while driving on the freeway, with significantly smaller maximum steering angles being required than, for example, when parking the vehicle, in particular to prevent the vehicle from rolling over.
  • the steering movement is also changed.
  • small steering angles of the wheels are generated with rather large steering angles on the steering wheel in order to enable sensitive steering.
  • large steering angles of the wheels should be generated with rather small steering angles on the steering wheel in order to quickly generate the desired high wheel deflection on the wheels without large steering wheel movements.
  • a feedback actuator is provided which is designed in such a way that a driving situation-dependent force feedback or the restoring torque is applied to the steering shaft or directly to the Steering wheel is generated, which provides the haptic force feedback for the driver.
  • a known steering feel is simulated for the driver by means of the feedback actuator by setting a return torque on the steering wheel.
  • the type and level of the force feedback or the counter-torque depends on the respective use case in which the motor vehicle is currently located.
  • DE 10 2021 001 763 A1 discloses a device for limiting a steering wheel rotation in a steer-by-wire steering system with a steering wheel arranged non-rotatably on a steering shaft rotatable about a shaft axis and a bolt for locking the steering shaft in a predetermined rotational position.
  • a recess for receiving at least a section of the bolt is formed in an outer lateral surface of the steering shaft.
  • the bolt is electrically driven, the bolt moving into the recess to lock the steering shaft when the drive is in a de-energized state and moving out of the recess to unlock the steering shaft when the drive is energized.
  • the recess and the bolt are arranged in such a way that the steering shaft is locked or can be locked in a zero position and/or positions of the steering wheel deviating therefrom.
  • a radially outwardly directed elevation is formed on the outer lateral surface of the steering shaft.
  • two stops for the elevation are provided, which limit a rotation of the steering shaft starting from the zero position of the steering wheel by impacting the elevation to a predetermined angle in each case.
  • the object of the present invention is to further develop a device for limiting a steering wheel rotation in a steer-by-wire steering system, in particular to make a steering column more space-saving.
  • the object is solved by the subject matter of patent claim 1. Preferred embodiments can be found in the dependent claims, the description and the figures.
  • the device is designed in such a way that the shaft, which is to be understood as the steering shaft of a steering column, cannot rotate further than the wheels can move with a selected transmission ratio between the steering wheel and the wheels.
  • the invention therefore provides for an active change in the rotation angle of the shaft that is possible in the rotation angle limiter. This is done by means of the two ring halves of the stop ring of the rotation angle limiter that can be actively rotated relative to one another. A relative angular position of the tangential stops is set by rotating the ring halves.
  • the tangential stops are to be understood as end stops of the device, between which the respective engagement element can move by rotating the shaft. Consequently, a maximum angle of rotation of the shaft is set by the tangential stops.
  • the force of the shaft on the housing is supported by the tangential stops of the ring halves.
  • the ring halves are designed and arranged in such a way that torque can be supported on a stationary component, preferably on the housing of the steering column.
  • Each of the tangential stops limits a rotational movement of the first engagement element on one side.
  • the first tangential stop on the first ring half of the split stop ring limits left steering wheel rotation
  • the second tangential stop on the second ring half of the split stop ring limits right steering wheel rotation, or vice versa.
  • the device is suitable for various applications or use cases.
  • the device is suitable for the “variable endstop” use case for the variable translation between the steering wheel arranged on the shaft and the wheels. In comparison to radial or axial stops, jamming of the rotation angle limiter is impossible.
  • the term “at least indirectly” is to be understood as meaning that two components are (actively) connected to one another via at least one further component which is arranged between the two components or are directly and thus directly connected to one another.
  • the rotation angle limiter is integrated in the steering column and enables a variable setting of a maximum rotation angle for the rotation of the shaft or the steering shaft or the steering wheel.
  • the feedback actuator can be made significantly slimmer, since it does not have to generate and actively hold high counter-torques in order to form the respective end stop.
  • the overall system can be made much smaller due to the smaller feedback actuator.
  • the first engagement element is connected to the shaft in a torque-proof manner.
  • the first engagement element can be arranged or formed directly on the shaft.
  • the shaft is designed as a steering shaft and is intended to be connected to a steering wheel in a rotationally fixed manner.
  • the first engagement element can be formed directly as a type of driver on the shaft.
  • the first engagement element is preferably formed on a first actuating ring, which is arranged on the shaft in a rotationally fixed manner.
  • the actuation ring is non-rotatably connected to the shaft, for example via a carrier toothing or corresponding formations which are positively connected to the shaft.
  • the wave can starting from a zero position in which the motor vehicle is driving straight ahead, can be rotated clockwise and counterclockwise.
  • the rotation angle limiter can be used to actively position the tangential stops in rotation by actively rotating one of the ring halves or both ring halves.
  • the tangential stops limit a rotation of the shaft, starting from the zero position of the steering wheel or the shaft, to a rotation angle range specified by the rotation angle limiter.
  • the respective engagement element is to be understood as a driver or tab that extends from the actuating ring or is formed on it.
  • the respective engagement element preferably extends essentially parallel to the shaft axis, with the actuating rings, on which the respective engagement element is formed, extending essentially radially thereto.
  • the device has at least one additional, in particular a second, actuating ring that is freely rotatably arranged on the shaft. It is also possible for three or more freely rotatable actuating rings to be freely rotatably and axially arranged in series on the shaft. The number of actuation rings can be modified to adjust the angular rotation limit of the shaft. Regardless of the number of actuation rings, each further actuation ring comprises an engaging element extending therefrom, analogously to the first actuation ring. The respective engagement element of the associated further actuation ring extends in such a way that it is in engagement with an engagement element of an axially adjacent actuation ring.
  • the first engagement element of the first actuating ring which is non-rotatably connected to the shaft, is in engagement with the tangential stops of the rotation angle limiter.
  • a rotation of the shaft is directly limited by the two tangential stops.
  • a maximum angle of rotation of the shaft of less than 360° is possible as a result of the tangential stops. Starting from a zero position, the shaft can be rotated clockwise and counterclockwise by a maximum of 180° until the first engagement element hits the respective housing-supported, tangential stop comes to the plant.
  • the first engagement element can be designed as a segment of a circle, which essentially extends in the axial direction and thus engages in an area between the tangential stops. The longer the circumferential length of the first engagement element in the shape of a segment of a circle, the smaller the maximum adjustable angle of rotation range of the shaft.
  • further actuation rings are freely rotatably mounted on the shaft, each further actuation ring having a respective further engagement element which engages an engagement element of an axially adjacent actuation ring.
  • the respective additional actuation ring is freely rotatably arranged on the shaft, namely between the first engagement element, whether it is arranged non-rotatably on the shaft directly or via the first actuation ring, and the stop ring.
  • the first engagement element of the first operation ring is engaged with a second engagement element of a second operation ring.
  • the second engagement element of the second actuation ring is additionally engaged with a third engagement element of a third actuation ring, and so on.
  • the first engagement element comes to rest tangentially on the second engagement element and thus entrains the second actuating ring in the circumferential direction.
  • the second engagement element of the second actuation ring comes to rest tangentially on the third engagement element and thus entrains the third actuation ring in the circumferential direction, and so on.
  • the last actuating ring is assigned to the stops of the stop ring or is in engagement with the respective engagement element with the tangential stops of the stop ring.
  • the first engagement element is therefore designed to come to rest indirectly, depending on the direction of rotation of the shaft, ie via the further engagement element or the further engagement elements, on the respective tangential stop.
  • Each further actuation ring has an associated engagement element which engages the adjacent actuation ring and engagement element.
  • the actuating rings are preferably arranged in a row in the axial direction, with a first actuating ring being supported in a rotationally fixed manner on the shaft and the split stop ring being supported on the housing.
  • the engagement elements are designed in such a way that their tangential end faces essentially come to rest flat against engagement elements arranged in a row in front of or behind.
  • the possible total angle of the rotation angle limiter is determined by the number of actuation rings and the angle that an actuation ring can rotate until it tangentially abuts the adjacent actuation ring.
  • the rotation angle limiter is an electromechanically variable rotation angle limiter, the ring halves each being rotationally drivable directly or indirectly in order to set a rotational position of the ring halves with the stops of the split stop ring.
  • a gear stage is effectively arranged between the two ring halves of the stop ring, which converts a rotational movement of the rotationally drivable ring half into an opposing rotational movement of the other ring half.
  • the ring halves are connected to one another in a driving manner, with only one of the ring halves, namely the ring half that can be driven in rotation, being connected directly to an actuator.
  • the respective other half of the ring can only be driven in rotation indirectly.
  • the actuator can consist of a drive unit for direct drive of the respective ring half.
  • the actuator can include a gearbox that translates the drive power of the drive unit.
  • the gear stage between the two ring halves means that the ring halves rotate in opposite directions. There is a synchronous adjustment of the ring halves to each other. Both ring halves of the divided ring can be rotated about the same angle but in different directions about their central or longitudinal axis via the gear stage.
  • the gear stage has a rotatably mounted spur gear, which meshes with crown teeth on the respective ring half.
  • the first ring half has a first crown toothing and the second ring half has a second crown toothing.
  • the crown teeth are arranged on axially opposite end faces of the ring halves, with the gear stage is arranged axially between the ring halves.
  • the toothings in the crown can each be partially or fully circumferential.
  • the spur gear meshes with both crown gears and transmits torque and speed between the two ring halves.
  • the spur gear reverses the direction of rotation of one ring half, which is connected to the ring half that can be driven in rotation, relative to the ring half that is driven in rotation, which is connected to the drive unit directly or via a gear.
  • the gear stage is operatively connected to an actuator, wherein a drive power of the actuator can be transmitted to the two ring halves of the stop ring by means of the gear stage.
  • the spur gear is thus designed to be rotationally drivable, with the ring halves being rotationally driven indirectly via the gear stage.
  • the two ring halves are drivingly connected to the actuator only via the spur gear.
  • the drive power is transmitted directly or via a gear to the spur gear, where the drive power is transmitted to the two ring halves, causing one ring half to rotate in a first direction of rotation and the second ring half to rotate essentially synchronously in an opposite second direction of rotation.
  • the gear stage is a differential gear.
  • the two ring halves are operatively connected to the drive unit of the actuator via the differential.
  • the drive power is routed directly or via a gear to the differential gear, where the drive power is divided between the two ring halves.
  • the differential is designed in such a way that the ring halves rotate in opposite directions when actuated.
  • An active connection or drive-effective connection is to be understood as meaning either a direct or at least indirect connection between two elements. Consequently, the two elements that are operatively connected to one another can be connected to one another either directly or via further elements.
  • each ring half of the stop ring can be driven in rotation about the longitudinal axis via a respective actuator.
  • each ring half can be driven in rotation by a separate actuator independently of the other ring half.
  • the system can be designed for fail-safe situations in such a way that a structurally maximum possible angle of rotation range can be restored.
  • return springs can be provided on the rotation angle limiter, which can push the ring halves of the stop ring back into an initial position.
  • the shaft axis and the longitudinal axis of the stop ring or the ring halves are preferably arranged coaxially to one another.
  • a radially compact device can thereby be created.
  • a gear stage is arranged between the shaft and the rotation angle limiter.
  • the rotation angle limiter is connected to the shaft axis or the steering wheel axis by a gear stage.
  • the longitudinal axis of the stop ring or the ring halves can be arranged axially parallel to the shaft axis.
  • the rotation angle limiter only has to allow a maximum rotation of less than 360°, while the shaft or the steering wheel can still rotate several times.
  • any steering wheel position can be fixed. This allows, among other things, the use case "entry” and “exit” to be mapped, in which the steering wheel should be prevented from slipping if the driver getting in or out is holding onto the steering wheel. This can prevent bodily injuries when boarding and alighting.
  • the respective drive unit of the electromechanical actuator is preferably an electrical machine, comprising a stationary stator and a rotor arranged so as to be rotatable thereto. By energizing the stator, the rotor can be made to rotate.
  • the drive power can be transferred directly to one of the two ring halves, so that a direct drive is implemented.
  • the drive power can be translated by an intermediate gearbox. In the latter case, the actuator is formed by the respective drive unit and the associated gear.
  • the actuator can be designed to be self-locking due to its construction or an anti-twist device can be provided, for example by a latching mechanism. Due to the self-locking, the actuator does not have to hold the introduced and possibly translated torque itself when turning into the end stops, as a result of which the device can be designed to save energy.
  • the ring half that can be driven in rotation is drivingly connected to a respective drive unit via a self-locking gear.
  • the self-locking gear is arranged between the drive unit and the respective ring half that can be driven in rotation.
  • the self-locking gear can be a worm gear.
  • Other types of gears are also conceivable for the self-locking actuator, for example a coupling gear with a synchronization wheel, a spur gear or a crown gear. Due to the self-locking gear, the ring halves can be positioned in any position, i.e. steplessly.
  • a locking mechanism which prevents unintentional twisting of at least one of the ring halves.
  • a self-locking gear can be dispensed with, since the rotational position of the ring halves is maintained via the latching mechanism.
  • the latching mechanism can, for example, comprise at least one spring-loaded ball, which enters corresponding recesses and thus implements an anti-twist device.
  • the anti-twist device is eliminated, for example, by generating a torque that exceeds a limit value, which allows the respective ball to slide out of the recess against the spring preload force.
  • the locking mechanism can be designed in such a way that a stepped anti-twist protection is possible at different rotational positions of the ring halves.
  • a steering column according to the invention for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle comprises a device for limiting a steering wheel rotation according to the type previously described connected is.
  • the steering column includes a housing in which the steering shaft is rotatably mounted.
  • the steering column can be used in various applications. Preferred areas of application are in cars and trucks.
  • the shaft is a steering shaft, a feedback actuator for generating a counter-torque being effectively arranged on the steering shaft.
  • the feedback actuator is designed in such a way that a counter-torque is generated or can be generated in every rotational position of the shaft or the steering wheel within the rotational angle range specified by the rotational angle limiter.
  • the feedback actuator can be designed in such a way that, before the respective engagement element strikes the respective tangential stop, it generates a specific counter-torque that prevents this during normal operation that the first engagement element comes to rest on the respective tangential stop.
  • the feedback actuator Only when a limit force or a limit torque introduced into the shaft is exceeded can the feedback actuator release further rotation of the shaft, so that the first engagement element can come to rest on the respective tangential stop.
  • This can be provided as a safety mechanism in order to prevent damage to the parts that are operatively connected to one another, in particular to the parts that abut one another.
  • the feedback actuator can be made smaller because the tangential stops have a safety mechanism that prevents the shaft or steering wheel from slipping through unintentionally.
  • variable angle of rotation limiter significantly reduces the maximum counter-torque to be provided by the feedback actuator, which means that the use of a direct tantriebes is advantageously made possible.
  • variable angle of rotation limiter can also be used with differently designed feedback actuators, for example feedback actuators with a belt drive or worm gear. In relation to the available installation space, however, the direct drive is the cheapest.
  • Figure 1 shows a schematic longitudinal sectional view of a device according to the invention for limiting a steering wheel rotation in a steer-by-wire steering system according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a highly schematic basic illustration of the device according to the invention shown in cross section according to FIG. 1, and
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal sectional representation of the device according to the invention according to a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a steering column 2 according to the invention for a steer-by-wire steering system of a - motor vehicle - not shown here.
  • the steering column 2 has a rotatably arranged shaft 4, which is a steering shaft, on the shaft 4 a - steering wheel is arranged non-rotatably - not shown here.
  • the shaft 4 is within a - arranged housing - not shown here.
  • the vehicle user enters a steering command for setting a steering angle of wheels of the motor vehicle into the system via the shaft 4 .
  • the steering angle of the wheels to be steered is adjusted electromechanically with the aid of angle of rotation or torque sensors that the steering wheel or the steering shaft 4 and transmit an electrical control signal determined therefrom to a steering actuator--not shown--that adjusts a corresponding steering angle or the steering angle of the wheels of the steering axle via a control module.
  • a transmission ratio is set between the steering wheel and the wheels to be steered, according to which one turn of the steering wheel specifies a specific travel of the steering actuator.
  • a feedback actuator 3 for generating a counter-torque is also effectively arranged on the steering shaft 4, which transmits a force feedback or a restoring torque to the driver in the actuating module described here, which is mechanically decoupled from the steering wheel or the steering shaft 4, in order to provide a driving experience that is as realistic as possible.
  • a haptic feedback in the form of counter-torques is transmitted to the driver via the feedback actuator 3, so that the driver of the motor vehicle 1 can reliably detect current driving situations and carry out appropriate steering maneuvers. This improves vehicle steerability and driving safety in particular.
  • the steering column 2 further comprises a device 1 for limiting a steering wheel rotation in the steer-by-wire steering system.
  • the device 1 comprises a shaft 4 rotatable about a shaft axis 10 and a rotation angle limiter 5 effectively arranged on the shaft 4.
  • the rotation angle limiter 5 has a split stop ring 6, comprising a first ring half 6a with a first tangential stop 7a and a second ring half 6b with a second tangential stop 7b.
  • the stop ring 6 is arranged coaxially to the shaft axis 10 .
  • the ring halves 6a, 6b of the stop ring 6 are arranged such that they can be rotated in relation to one another about a longitudinal axis 8 in order to variably set a rotational position of the two tangential stops 7a, 7b in relation to one another.
  • the first ring half 6a can be driven in rotation about the longitudinal axis 8 of the stop ring 6 by means of an actuator 21 .
  • the actuator 21 comprises a drive unit 20 designed as an electric motor and a self-locking gear 19.
  • the first ring half 6a is connected to the drive unit 20 via the gear 19 in a drivingly effective manner.
  • the gear 19 is a worm gear with a helical worm shaft 19a which is non-rotatably connected to a rotor shaft (not shown here) of the drive unit 20 and a worm wheel 19b which is non-rotatably connected to the first ring half 6a.
  • the thread of the Worm shaft 19a engages - in a manner not shown here - in the tooth gaps of worm wheel 19b.
  • a gear stage 15 is effectively arranged, which converts a rotational movement of the first ring half 6a into an opposite rotational movement of the second ring half 6b.
  • the gear stage 15 has a rotatably mounted spur gear 16 which meshes with a full-circumferential first crown toothing 17 of the first ring half 6a and also with a full-circumferential second crown toothing 18 on the second ring half 6b.
  • a synchronous adjustment of the ring halves 6a, 6b to one another can thus be implemented.
  • the spur gear 16 is attached to a bolt 14 which is rotatably mounted.
  • a position of the stops 7a, 7b of the rotation angle limiter 5 in the circumferential direction relative to one another is set via the actuator 21 and the gear stage 15, with the stops 7a, 7b being displaced synchronously in opposite directions when the ring halves are driven directly or indirectly by the actuator 21 , so as to set a rotation angle range within which the shaft 4 can be rotated.
  • the position of the stops 7a, 7b can be specified, for example, using sensor data that is detected by a vehicle sensor system.
  • a use case of the motor vehicle can be determined on the basis of the sensor data, on the basis of which a specific angle of rotation range can be set by means of the stops 7a, 7b.
  • each ring half 6a, 6b of the stop ring 6 can be driven in rotation about the longitudinal axis 8 via a respective actuator 21 .
  • the actuators 21 can be designed like the actuator 21 according to FIG. In other words, each ring half 6a, 6b can be driven in rotation by a separate actuator 21 in this case. This allows an asymmetrical or independent adjustment of the ring halves 6a, 6b to each other.
  • the device 1 comprises a first actuation ring 9 with a first engagement element 11 formed thereon and a second actuation ring 12 with a second engagement element 13 formed thereon the engaging elements 11, 13 are substantially parallel extend to the shaft axis 10.
  • the engagement elements 11 , 13 are both deformed toward the actuator 21 and run essentially in the axial direction.
  • the first actuation ring 9 is here non-rotatably connected to the shaft 4, for example by a welded connection or a driving gear.
  • the axial sequence can vary and be modified depending on the application.
  • the feedback actuator 3 can also be arranged directly on the steering wheel. The arrangement of the actuator 21 depends in particular on which ring half 6a, 6b is driven directly and which ring half is driven indirectly via the gear stage 15.
  • the shaft 4 When the shaft 4 is rotated manually, it is rotated clockwise or counterclockwise together with the first actuating ring 9, for example from a zero position in which the steerable wheels are aligned, for example, in the straight-ahead direction.
  • the first engagement element 11 is in engagement with the second engagement element 13, the first engagement element 11 coming to rest tangentially on the second engagement element 13 and thereby entraining the second actuating ring 12 in the circumferential direction.
  • the second engagement element 13 is also in engagement with the first and second tangential stop 7a, 7b of the divided stop ring 6 and can come into contact with one of the stops 7a, 7b upon further rotation. This can be seen better in FIG. 2 in cross section.
  • the second actuating ring 12 is shown with the second engagement element 13 formed thereon.
  • the two tangential stops 7a, 7b of the divided stop ring 6 are shown.
  • a possible angle of rotation of the shaft 4 is set by means of the mutually rotatable tangential stops 7a, 7b depending on the current use case. This is illustrated by a first double arrow 22 .
  • the second engagement element 13 is arranged, which according to a second and third double arrow 23, 24 is freely rotatable clockwise or counterclockwise.
  • the tangential stops 7a, 7b can limit this free movement depending on the driving situation or use case of the motor vehicle.
  • the first engagement element 11 is thus designed to come into contact, starting from a zero position of the shaft 4 depending on the direction of rotation of the shaft 4, via the second engagement element 13 on the first tangential stop 7a or on the second tangential stop 7b.
  • the tangential stops 7a, 7b form end stops of the device 1, which support a torque on the housing of the steering column 2.
  • FIG. 2 also indicates that the engagement elements 11, 13 and the stops 7a, 7b are designed in the shape of circular segments with essentially flat tangential end faces.
  • the circumferential length of the engagement elements 11, 13 and the stops 7a, 7b can vary depending on the application.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the device 1 .
  • the actuator 20 is not operatively connected to one of the ring halves 6a, 6b but to the gear stage 15.
  • the gear stage 15 can be a spur gear 16 which is connected in a torque-proof manner via the bolt 14 to a rotor shaft (not shown) of the drive unit 20 .
  • the device 1 is identical to the embodiment according to FIG. 1 and FIG.
  • a further transmission with a certain transmission ratio can be provided in the power flow between the spur gear and the rotor shaft.
  • the gear stage 15 can be a differential gear, which divides a drive power coming from a drive unit 20 between the two ring halves.
  • a self-locking gear 19 instead of a self-locking gear 19 according to FIG. 1, in this case at least one Latching mechanism may be provided on the actuator 21, which blocks a rotation of the respective ring half 6a, 6b or a rotating component of the drive unit 20 and / or the gear stage 15.
  • the rotatably mounted ones are rotatably mounted in a suitable manner relative to one another or relative to a stationary component, in particular a housing of the steering column 2 (not shown).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Begrenzung einer Lenkraddrehung in einem Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine um eine Wellenachse (10) drehbare Welle (4) und einen an der Welle (4) angeordneten Drehwinkelbegrenzer (5), wobei der Drehwinkelbegrenzer (5) einen geteilten Anschlagring (6) aufweist, umfassend eine erste Ringhälfte (6a) mit einem ersten tangentialen Anschlag (7a) und eine zweite Ringhälfte (6b) mit einem zweiten tangentialen Anschlag (7b), wobei die Ringhälften (6a, 6b) um eine Längsachse (8) zueinander verdrehbar angeordnet sind, um eine rotative Position der beiden tangentialen Anschläge (7a, 7b) zueinander variabel einzustellen, wobei wenigstens eine der Ringhälften (6a, 6b) um die Längsachse (8) drehantreibbar ist, wobei an der Welle (4) ein erstes Eingriffselement (11) zumindest mittelbar drehfest angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, ausgehend von einer Nullstellung der Welle (4) je nach Rotationsrichtung der Welle (4) zumindest mittelbar am ersten tangentialen Anschlag (7a) oder am zweiten tangentialen Anschlag (7b) zur Anlage kommen. Ferner betrifft die Erfindung eine Lenksäule (2) für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.

Description

Begrenzung einer Lenkraddrehunq in einem Steer-by-Wire-Lenksystem
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung einer Lenkraddrehung in einem Steer-by-Wire-Lenksystem. Ferner betrifft die Erfindung eine Lenksäule für ein Steer- by-Wire-Lenksystem, umfassend eine derartige Vorrichtung.
Es sind Lenkachsen für Kraftfahrzeuge bekannt, die ein sogenanntes Steer-by-Wire- Lenksystem aufweisen, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem Lenkbefehle des Fahrers wie konventionelle mechanische Lenkungen durch manuelle Drehung eines Lenkrades entgegennimmt. Die Einstellung des Lenkwinkels der zu lenkenden Räder erfolgt elektromechanisch mithilfe von Drehwinkel- bzw. Drehmomentsensoren, die den in das Lenkrad eingebrachten Lenkbefehl erfassen und ein daraus bestimmtes elektrisches Steuersignal an einen Lenkaktuator übermitteln, der über ein Stellmodul einen entsprechenden Lenkeinschlag bzw. den Lenkwinkel der Räder der Lenkachse einstellt. Zwischen dem Lenkrad und den zu lenkenden Rädern wird ein Übersetzungsverhältnis eingestellt, das je nach Fahrsituation des Kraftfahrzeugs variabel einstellbar ist. Bei der Übersetzung handelt es sich um eine theoretische bzw. simulierte Übersetzung. Eine Lenkradumdrehung entspricht einem bestimmten Stellweg des Lenkaktuators, was als Übersetzungsverhältnis zu verstehen ist. Das Übersetzungsverhältnis kann linear oder variabel ausgeführt sein.
Eine Änderung der Übersetzung während der Fahrt ist beispielsweise während der Fahrt auf der Autobahn sinnvoll, wobei deutlich kleinere maximale Lenkwinkel als beispielsweise beim Parkieren des Fahrzeuges erforderlich sind, insbesondere um ein Überschlagen des Fahrzeuges zu verhindern. Zudem erfolgen Änderung der Lenkbewegung. Während der Autobahnfahrt werden beispielsweise kleine Lenkwinkel der Räder mit eher großen Lenkwinkel am Lenkrad erzeugt, um ein feinfühliges Lenken zu ermöglichen. Hingegen sollen beim Parkieren große Lenkwinkel der Räder mit eher kleinen Lenkwinkeln am Lenkrad erzeugt werden um ohne große Lenkradbewegungen schnell die gewünschten hohen Radeinschlag an den Rädern zu erzeugen.
Da der Lenkaktuator und ein damit betätigbares Stellmodul mit den damit verbundenen Rädern nicht direkt mechanisch mit dem Lenkrad verbunden sind, steht zu einer ausgeführten Betätigung des Lenkaktuators bzw. des Stellmoduls und damit einher- gehender Einstellung des Lenkwinkels der Räder zunächst keine Kraft-Rückmeldung am Lenkrad bereit, die jedoch grundsätzlich wünschenswert ist. Durch die fehlende haptische Rückmeldung ist es für den Fahrer erschwert aktuelle Fahrsituationen sicher zu erfassen und angemessene Lenkmanöver durchzuführen, wodurch die Fahrzeuglenkbarkeit und damit die Fahrsicherheit beeinträchtigt werden. Um auch bei einem mechanisch vom Lenkrad entkoppelten Stellmodul eine Kraft-Rückmeldung oder ein Rückstellmoment, auch Force-Feedback genannt, zu erzielen, ist ein Feedbackaktuator vorgesehen, der derart ausgebildet ist, dass eine fahrsituationsabhängige Kraftrückkopplung bzw. das Rückstellmoment an der Lenkwelle oder direkt am Lenkrad erzeugt wird, die die haptische Kraft-Rückmeldung für den Fahrer liefert. Anders gesagt wird für den Fahrer mittels des Feedbackaktuators ein bekanntes Lenkgefühl durch eine Einstellung eines Rückstellmoments am Lenkrad nachgebildet. Die Art und Höhe der Kraftrückkopplung bzw. des Gegenmoments ist abhängig vom jeweiligen Use-Case, in dem sich das Kraftfahrzeug aktuell befindet.
Aus der DE 10 2021 001 763 A1 geht eine Vorrichtung zur Begrenzung einer Lenkraddrehung in einem Steer-by-Wire-Lenksystem mit einem drehfest an einem um eine Wellenachse drehbaren Lenkschaft angeordneten Lenkrad und einem Bolzen zur Verriegelung des Lenkschafts in einer vorgegebenen Drehposition. In einer äußeren Mantelfläche des Lenkschafts ist eine Aussparung zur Aufnahme zumindest eines Abschnitts des Bolzens ausgebildet. Der Bolzen elektrisch angetrieben ist, wobei der Bolzen zur Verrieglung des Lenkschafts in einem stromlosen Zustand des Antriebs in die Aussparung fährt und zur Entriegelung des Lenkschafts in einem bestromten Zustand des Antriebs aus der Aussparung herausfährt. Die Aussparung und der Bolzen sind derart angeordnet, dass der Lenkschaft in einer Nullposition und/oder davon abweichenden Positionen des Lenkrads verriegelt oder verriegelbar ist. An der äußeren Mantelfläche des Lenkschafts ist eine radial nach außen gerichtete Erhebung ausgebildet. In einem an die Mantelfläche des Lenkschafts angrenzenden äußeren Bereich sind zwei Anschläge für die Erhebung vorgesehen, welche eine Drehung des Lenkschafts ausgehend von der Nullstellung des Lenkrads durch Anschlägen der Erhebung auf einen jeweils vorgegebenen Winkel begrenzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Begrenzung einer Lenkraddrehung in einem Steer-by-Wire-Lenksystem weiterzuentwickeln, insbesondere eine Lenksäule platzsparender zu gestalten. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand von Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Begrenzung einer Lenkraddrehung in einem Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs umfasst eine um eine Wellenachse drehbare Welle und einen an der Welle angeordneten Drehwinkelbegrenzer, wobei der Drehwinkelbegrenzer einen geteilten Anschlagring aufweist, umfassend eine erste Ringhälfte mit einem ersten tangentialen Anschlag und eine zweite Ringhälfte mit einem zweiten tangentialen Anschlag, wobei die Ringhälften um eine Längsachse zueinander verdrehbar angeordnet sind, um eine rotative Position der beiden tangentialen Anschläge zueinander variabel einzustellen, wobei wenigstens eine der Ringhälften um die Längsachse drehantreibbar ist, wobei an der Welle ein erstes Eingriffselement zumindest mittelbar drehfest angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, ausgehend von einer Nullstellung der Welle je nach Rotationsrichtung der Welle zumindest mittelbar am ersten tangentialen Anschlag oder am zweiten tangentialen Anschlag zur Anlage kommen.
Die Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass die Welle, die als Lenkwelle einer Lenksäule zu verstehen ist, nicht weiter drehen kann als die Räder sich mit einem gewählten Übersetzungsverhältnis zwischen Lenkrad und Rädern bewegen können. Die Erfindung sieht demnach eine aktive Änderung des im Drehwinkelbegrenzers möglichen Rotationswinkels der Welle vor. Dies erfolgt mittels der beiden aktiv zueinander verdrehbaren Ringhälften des Anschlagrings des Drehwinkelbegrenzers. Durch Rotation der Ringhälften wird eine relative Wnkelposition der tangentialen Anschläge zueinander eingestellt. Die tangentialen Anschläge sind als Endanschläge der Vorrichtung zu verstehen, zwischen denen sich das jeweilige Eingriffselement durch Rotation der Welle bewegen kann. Mithin wird durch die tangentialen Anschläge ein maximaler Drehwinkel der Welle eingestellt. Eine Kraftabstützung der Welle am Gehäuse erfolgt über die tangentialen Anschläge der Ringhälften. Die Ringhälften sind derart ausgebildet und angeordnet, dass eine Drehmomentabstützung an einem ortsfesten Bauteil, vorzugsweise am Gehäuse der Lenksäule, erfolgen kann. Jeder der tangentialen Anschläge begrenzt eine Drehbewegung des ersten Eingriffselements einseitig. Der erste tangentiale Anschlag an der ersten Ringhälfte des geteilten Anschlagrings begrenzt beispielsweise eine Lenkraddrehung nach links, wobei der zweite tangentiale Anschlag an der zweiten Ringhälfte des geteilten Anschlagrings eine Lenkraddrehung nach rechts begrenzt, oder umgekehrt. Die Vorrichtung eignet sich für verschiedene Einsatzfälle bzw. Use-Cases. Insbesondere eignet sich die Vorrichtung für den Use-Case „Variabler Endstop“ für die variable Übersetzung zwischen dem an der Welle angeordneten Lenkrad und den Rädern. Im Vergleich zu radialen oder axialen Anschlägen ist ein Verklemmen des Drehwinkelbegrenzers ausgeschlossen.
Unter dem Begriff „zumindest mittelbar“ ist zu verstehen, dass zwei Bauteile über mindestens ein weiteres Bauteil, das zwischen den beiden Bauteilen angeordnet ist, miteinander (wirk-)verbunden sind oder direkt und somit unmittelbar miteinander verbunden sind.
Der Drehwinkelbegrenzer ist in der Lenksäule integriert und ermöglicht eine variable Einstellung eines maximalen Drehwinkels für die Drehung der Welle bzw. der Lenkwelle bzw. des Lenkrades. Durch Vorsehen des Drehwinkelbegrenzers kann der Feedbackaktuator deutlich schlanker gestaltet werden, da dieser keine hohen Gegenmomente erzeugen und aktiv halten muss, um den jeweiligen Endanschlag zu bilden. Trotz des zusätzlichen Bauraums für die Variabilität des Drehwinkelbegrenzers ist das Gesamtsystem aufgrund des kleineren Feedbackaktuators wesentlich kleiner gestaltbar.
In einer besonders einfach gestalteten Basisausführung ist das erste Eingriffselement drehfest mit der Welle verbunden. Anders gesagt kann das erste Eingriffselement direkt an der Welle angeordnet oder angeformt sein. Die Welle ist als Lenkwelle ausgebildet und dazu vorgesehen, drehfest mit einem Lenkrad verbunden zu sein. Das erste Eingriffselement kann direkt als eine Art Mitnehmer an der Welle angeformt sein. Vorzugsweise ist das erste Eingriffselement an einem ersten Betätigungsring angeformt, welcher drehfest an der Welle angeordnet ist. Der Betätigungsring ist beispielsweise über eine Mitnahmeverzahnung oder entsprechende Ausformungen, die formschlüssig mit der Welle verbunden sind, drehfest mit der Welle verbunden. Die Welle kann ausgehend von einer Nullstellung, bei der das Kraftfahrzeug geradeaus fährt, im sowie gegen den Uhrzeigersinn verdreht werden. Je nach Fahrsituation oder Use-Case des Kraftfahrzeugs kann mittels des Drehwinkelbegrenzers aktiv eine rotative Positionierung der tangentialen Anschläge durch aktives Verdrehen einer der Ringhälften oder beider Ringhälften erfolgen. Die tangentialen Anschläge begrenzen eine Drehung der Welle ausgehend von der Nullstellung des Lenkrads bzw. der Welle auf einen durch den Drehwinkelbegrenzer vorgegebenen Drehwinkelbereich.
Das jeweilige Eingriffselement ist als Mitnehmer oder Lasche zu verstehen, die sich ausgehend vom Betätigungsring erstreckt bzw. daran angeformt ist. Vorzugsweise erstreckt sich das jeweilige Eingriffselement im Wesentlichen parallel zur Wellenachse, wobei die Betätigungsringe, an denen das jeweilige Eingriffselement angeformt sind, sich im Wesentlichen radial dazu erstrecken.
Um den maximal möglichen Drehwinkelbereich der Welle zu vergrößern und so das Einsatzgebiet der Vorrichtung zu erweitern, weist die Vorrichtung mindestens einen weiteren, insbesondere einen zweiten Betätigungsring auf, der frei drehbar auf der Welle angeordnet ist. Es können auch drei oder mehr frei drehbare Betätigungsringe auf der Welle frei drehbar und axial in Reihe angeordnet sein. Die Anzahl der Betätigungsringe kann modifiziert werden, um die Winkelrotationsgrenze der Welle einzustellen. Unabhängig von der Anzahl der Betätigungsringe umfasst jeder weitere Betätigungsring analog zum ersten Betätigungsring ein sich davon erstreckendes Eingriffselement. Das jeweilige Eingriffselement des dazugehörigen weiteren Betätigungsrings erstreckt sich derart, dass es in Eingriff mit einem Eingriffselement eines axial benachbarten Betätigungsrings steht.
Bei lediglich einem Betätigungsring steht das erste Eingriffselement des drehfest mit der Welle verbundenen ersten Betätigungsrings in Eingriff mit den tangentialen Anschlägen des Drehwinkelbegrenzers. Eine Rotation der Welle ist dabei direkt durch die beiden tangentialen Anschläge begrenzt. In Abhängigkeit der Ausbildung des ersten Eingriffselements ist so durch die tangentialen Anschläge ein maximaler Drehwinkel der Welle von weniger als 360° möglich. So kann die Welle ausgehend von einer Nullstellung in und gegen den Uhrzeigersinn um maximal 180° verdreht werden, bis das erste Eingriffselement am jeweiligen gehäuseabgestützten, tangentialen Anschlag zur Anlage kommt. Das erste Eingriffselement kann als Kreissegment ausgebildet sein, welches sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckt und so in einen Bereich zwischen den tangentialen Anschlägen eingreift. Je länger die Umfangslänge des kreissegmentförmigen ersten Eingriffselements ist desto kleiner ist der maximal einstellbare Drehwinkelbereich der Welle.
Vorzugsweise sind weitere Betätigungsringe frei drehbar auf der Welle angeordnet, wobei jeder weitere Betätigungsring ein jeweiliges weiteres Eingriffselement aufweist, das in Eingriff mit einem Eingriffselement eines axial benachbarten Betätigungsrings steht. Der jeweilige weitere Betätigungsring ist frei drehbar an der Welle angeordnet, und zwar zwischen dem ersten Eingriffselement, sei es direkt oder über den ersten Betätigungsring drehfest an der Welle angeordnet, und dem Anschlagring. Das erste Eingriffselement des ersten Betätigungsrings steht in Eingriff mit einem zweiten Eingriffselement eines zweiten Betätigungsrings steht. Das zweite Eingriffselement des zweiten Betätigungsrings steht zusätzlich in Eingriff mit einem dritte Eingriffselement eines dritten Betätigungsrings, und so weiter. Bei einer Rotation der Welle kommt der das erste Eingriffselement am zweiten Eingriffselement tangential zur Anlage und nimmt so den zweiten Betätigungsring in Umfangsrichtung mit. Bei einer weiteren Rotation der Welle kommt das zweite Eingriffselement des zweiten Betätigungsrings am dritten Eingriffselement tangential zur Anlage und nimmt so den dritten Betätigungsring in Umfangsrichtung mit, und so weiter. Der letzte Betätigungsring ist den Anschlägen des Anschlagrings zugeordnet bzw. steht mit dem jeweiligen Eingriffselement in Eingriff mit den tangentialen Anschlägen des Anschlagrings. Das erste Eingriffselement ist demnach dazu ausgebildet, je nach Rotationsrichtung der Welle mittelbar, also über das weitere Eingriffselement oder die weiteren Eingriffselemente, am jeweiligen tangentialen Anschlag zur Anlage zu kommen. Jeder weitere Betätigungsring weist ein dazugehöriges Eingriffselement auf, das mit dem dazu benachbarten Betätigungsring und Eingriffselement in Eingriff steht. Die Betätigungsringe sind bevorzugt in axialer Richtung in Reihe angeordnet, wobei ein erster Betätigungsring drehfest an der Welle und der geteilte Anschlagring am Gehäuse abgestützt ist. Die Eingriffselemente sind derart ausgebildet, dass sie mit ihren tangentialen Stirnseiten im Wesentlichen flächig an in Reihe davor oder dahinter angeordnete Eingriffselemente zur Anlage kommen. Durch die Anzahl an Betätigungsringen und den Winkel, den sich ein Betätigungsring drehen kann, bis er an den jeweils benachbarten Betätigungsring tangential anstößt, wird der mögliche Gesamtwinkel des Drehwinkelbegrenzers festgelegt.
Bei mehreren Betätigungsringen wird lediglich der mögliche Drehwinkel des ersten Betätigungsringes mit dem dazu axial benachbarten Betätigungsring geändert. Je mehr Betätigungsringe vorgesehen sind, desto geringer ist der prozentuale Anteil des verstellbaren Drehwinkelbereiches am gesamten Drehwinkelbereich.
Der Drehwinkelbegrenzer ist ein elektromechanisch variabler Drehwinkelbegrenzer, wobei die Ringhälften jeweils direkt oder mittelbar drehantreibbar sind, um eine rotative Position der Ringhälften mit den Anschlägen des geteilten Anschlagrings einzustellen.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist zwischen den beiden Ringhälften des Anschlagrings eine Getriebestufe wirksam angeordnet, die eine Drehbewegung der drehan- treibbaren Ringhälfte in eine gegenläufige Drehbewegung der jeweils anderen Ringhälfte umwandelt. Mit anderen Worten sind die Ringhälften antriebswirksam miteinander verbunden, wobei lediglich eine der Ringhälften, nämlich die genannte drehan- treibbare Ringhälfte, direkt mit einem Aktuator verbunden ist. Die jeweils andere Ringhälfte ist lediglich mittelbar drehantreibbar. Der Aktuator kann aus einer Antriebseinheit zum Direktantrieb der jeweiligen Ringhälfte bestehen. Alternativ kann der Aktuator ein Getriebe umfassen, dass die Antriebsleistung der Antriebseinheit übersetzt. Durch die Getriebestufe zwischen den beiden Ringhälften wird ein gegenläufiges Verdrehen der Ringhälften realisiert. Es erfolgt eine synchrone Verstellung der Ringhälften zueinander. Beide Ringhälften des geteilten Ringes sind über die Getriebestufe um den gleichen Winkel aber in unterschiedliche Richtungen um ihre Mittel- bzw. Längsachse drehbar.
Vorzugsweise weist die Getriebestufe ein drehbar gelagertes Stirnrad auf, welches mit einer Kronenverzahnung an der jeweiligen Ringhälfte in Zahneingriff steht. Anders gesagt weisen die erste Ringhälfte eine erste Kronenverzahnung und die zweite Ringhälfte eine zweite Kronenverzahnung auf. Die Kronenverzahnungen sind auf axial gegenüberliegenden Stirnseiten der Ringhälften angeordnet, wobei die Getriebestufe axial zwischen den Ringhälften angeordnet ist. Die Kronenverzahnungen können jeweils teilweise umlaufend oder vollumlaufend ausgebildet sein. Das Stirnrad steht mit beiden Kronenverzahnungen in Zahneingriff und überträgt ein Drehmoment sowie eine Drehzahl zwischen den beiden Ringhälften. Das Stirnrad bewirkt eine Drehrichtungsumkehr der einen Ringhälfte, die mit der drehantreibbaren Ringhälfte verbunden ist, relativ zur drehangetriebenen Ringhälfte, die direkt oder über ein Getriebe mit der Antriebseinheit verbunden ist.
Alternativ ist die Getriebestufe mit einem Aktuator wirkverbunden, wobei eine Antriebsleistung des Aktuators mittels der Getriebestufe auf die beiden Ringhälften des Anschlagrings übertragbar ist. Damit ist das Stirnrad drehantreibbar ausgebildet, wobei die Ringhälfte mittelbar über die Getriebestufe drehangetrieben werden. In diesem Fall sind die beiden Ringhälften lediglich über das Stirnrad mit dem Aktuator antriebswirksam verbunden. Die Antriebsleistung wird direkt oder über ein Getriebe auf das Stirnrad geleitet, wo die Antriebsleistung auf die beiden Ringhälften übertragen wird und dadurch die eine Ringhälfte in eine erste Drehrichtung und die zweite Ringhälfte im Wesentlichen synchron in eine dazu entgegengesetzte zweite Drehrichtung rotiert. Alternativ ist die Getriebestufe ein Differentialgetriebe. In diesem Fall sind die beiden Ringhälften über das Differential mit der Antriebseinheit des Aktuators wirkverbunden. Die Antriebsleistung wird direkt oder über ein Getriebe auf das Differentialgetriebe geleitet, wo die Antriebsleistung auf die beiden Ringhälften aufgeteilt wird. Das Differential ist derart ausgebildet, dass die Ringhälften bei Betätigung in entgegengesetzte Richtungen verdrehen.
Unter einer Wirkverbindung oder antriebswirksamen Verbindung ist entweder eine unmittelbare oder zumindest mittelbare Verbindung zwischen zwei Elementen zu verstehen. Mithin können die beiden miteinander wirkverbundenen Elemente entweder direkt oder über weitere Elemente miteinander verbunden sein.
Nach einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel ist jede Ringhälfte des Anschlagrings über einen jeweiligen Aktuator um die Längsachse drehantreibbar. Mit anderen Worten ist jede Ringhälfte durch einen separaten Aktuator unabhängig von der jeweils anderen Ringhälfte drehantreibbar. Damit ist eine asymmetrische Verschiebung bzw. Verdrehung der Ringhälften zueinander möglich, sodass bezogen auf die Nullstellung der Welle ein beliebiger Drehwinkelbereich zwischen den tangentialen Anschlägen einstellbar ist. Die asymmetrische Verschiebung des Drehwinkelbereiches erlaubt es u. a. die Drehbewegung nach rechts bei einer Lenkradposition links der Mitte, und umgekehrt, zu beschränken. Für den Fall, dass das System bei einer derartigen Stellung ausfällt, können Rückfallsysteme vorgesehen sein, die ein Lenken in eine vormals blockierte Richtung wieder ermöglicht. Insbesondere kann das System für Fail-Safe-Situationen derart ausgelegt sein, dass ein konstruktiv maximal möglicher Drehwinkelbereich wiederherstellbar ist. Beispielsweise können am Drehwinkelbegrenzer Rückstellfedern vorgesehen sein, die die Ringhälften des Anschlagrings in eine Ausgangsstellung zurückdrücken können.
Vorzugsweise sind die Wellenachse und die Längsachse des Anschlagrings bzw. der Ringhälften koaxial zueinander angeordnet. Dadurch kann eine radial kompakte Vorrichtung geschaffen werden. Alternativ ist zwischen der Welle und dem Drehwinkelbegrenzer eine Getriebestufe angeordnet. Mit anderen Worten ist der Drehwinkelbegrenzer durch eine Getriebestufe an die Wellenachse bzw. die Lenkradachse angebunden. Dadurch kann die Längsachse des Anschlagrings bzw. der Ringhälften achsparallel zur Wellenachse angeordnet sein. Durch eine hinreichende Getriebeübersetzung muss der Drehwinkelbegrenzer nur noch maximal eine Drehung von kleiner als 360° erlauben, während der Welle bzw. dem Lenkrad weiterhin mehrere Umdrehungen möglich sind. In Kombination mit mehreren in Reihe geschalteten Betätigungsringen mit Eingriffselementen kann so der komplette Bereich des Drehwinkels variabel reduziert werden. Mithin kann eine beliebige Lenkradposition fixiert werden. Dies erlaubt unter anderem den Use-Case „Einstieg“ und „Ausstieg“ abzubilden, bei dem ein Durchrutschen des Lenkrades verhindert werden soll, wenn sich der ein- oder aussteigende Fahrzeugführer am Lenkrad festhält. Damit können Körperverletzungen beim Ein- und Aussteigen vermieden werden.
Wird der Drehwinkelbegrenzer durch ein Getriebe mit hinreichender Übersetzung an die Welle angebunden, so kann dabei in jeder Lenkradposition eine links, eine rechtseitige oder eine beidseitige Begrenzung des Drehwinkels gestellt werden, um möglichst viele unterschiedliche Use-Cases abzudecken, insbesondere Ein- und Ausstieg, Curb-Stop (Bordsteinanschlag) und den variablen Endstop gemäß den vorherigen Ausführungen. Die jeweilige Antriebseinheit des elektromechanischen Aktuators ist vorzugsweise eine elektrische Maschine, umfassend einen ortsfesten Stator sowie einen drehbar dazu angeordneten Rotor. Durch Bestromung des Stators kann der Rotor in eine Drehbewegung versetzt werden. Die Antriebsleistung kann direkt auf eine der beiden Ringhälften übertragen werden, sodass ein Direktantrieb realisiert wird. Alternativ kann die Antriebsleistung durch ein dazwischen geschaltetes Getriebe übersetzt werden. Im letztgenannten Fall wird der Aktuator durch die jeweilige Antriebseinheit und das dazugehörige Getriebe gebildet.
Der Aktuator kann konstruktionsbedingt selbsthemmend ausgebildet sein oder es kann eine Verdrehsicherung vorgesehen sein, beispielsweise durch einen Rastmechanismus. Durch die Selbsthemmung muss der Aktuator beim Drehen in die Endanschläge das eingeleitete und gegebenenfalls übersetzte Drehmoment nicht selbst halten, wodurch die Vorrichtung energiesparend gestaltbar ist.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist die drehantreibbare Ringhälfte über ein selbsthemmendes Getriebe mit einem jeweiligen Antriebseinheit antriebswirksam verbunden. Das selbsthemmende Getriebe ist zwischen der Antriebseinheit und der jeweiligen drehantreibbaren Ringhälfte angeordnet. Das selbsthemmende Getriebe kann ein Schneckengetriebe sein. Für den selbsthemmenden Aktuator sind auch andere Getriebearten denkbar, beispielsweise ein Koppelgetriebe mit Synchronisierungsrad, ein Stirnradgetriebe oder ein Kronenradgetriebe. Durch das selbsthemmende Getriebe können die Ringhälften in jeder Position, also stufenlos, positioniert werden.
Alternativ ist ein Rastmechanismus vorgesehen, der ein ungewolltes Verdrehen wenigstens einer der Ringhälften verhindert. In diesem Fall kann auf ein selbsthemmendes Getriebe verzichtet werden, da ein Halten der rotativen Position der Ringhälften über den Rastmechanismus erfolgt. Der Rastmechanismus kann beispielsweise wenigstens eine federvorgespannte Kugel umfassen, die in entsprechende Ausnehmungen eintritt und so eine Verdrehsicherung realisiert. Die Verdrehsicherung wird beispielsweise aufgehoben, indem ein einen Grenzwert übersteigendes Drehmoment erzeugt wird, welches die jeweilige Kugel entgegen der Federvorspannkraft aus der Ausnehmung herausgleiten lässt. Mittels des Rastmechanismus können die Drehmo- mente beim Lenken in den Endanschlag passiv gehalten werden. Der Rastmechanismus kann derart ausgebildet sein, dass eine gestufte Verdrehsicherung an unterschiedlichen rotativen Positionen der Ringhälften möglich ist.
Eine erfindungsgemäße Lenksäule für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Vorrichtung zur Begrenzung einer Lenkraddrehung gemäß der vorher beschriebenen Art. Die Welle der Vorrichtung zur Begrenzung der Lenkraddrehung ist eine Lenkwelle, wobei die Lenkwelle mit einem Lenkrad der Lenksäule des Kraftfahrzeugs drehfest verbunden ist. Die Lenksäule umfasst ein Gehäuse, in dem die Lenkwelle drehbar angeordnet ist. Die Lenksäule ist in verschiedenen Anwendungen einsetzbar. Bevorzugte Anwendungsbereiche sind der PKW- oder LKW-Bereich.
In diesem Sinn ist die Welle eine Lenkwelle, wobei an der Lenkwelle ein Feedbackaktuator zur Erzeugung eines Gegenmoments wirksam angeordnet ist. Der Feedbackaktuator ist derart ausgebildet, dass in jeder rotativen Position der Welle bzw. des Lenkrades innerhalb des vom Drehwinkelbegrenzer vorgegebenen Drehwinkelbereichs ein Gegenmoment erzeugt wird oder erzeugbar ist. Insbesondere wenn sich das erste Eingriffselement oder ein weiteres Eingriffselement im Bereich der tangentialen Anschläge befindet, kann der Feedbackaktuator derart ausgebildet sein, dass er, bevor es zum tangentialen Anschlägen des jeweiligen Eingriffselements am jeweiligen tangentialen Anschlag kommt, ein bestimmtes Gegenmoment erzeugt, das im Normalbetrieb verhindert, dass das erste Eingriffselement am jeweiligen tangentialen Anschlag zur Anlage kommt. Erst bei Übersteigen einer Grenzkraft bzw. eines in die Welle eingebrachten Grenzmoments kann der Feedbackaktuator eine weitere Verdrehung der Welle freigeben, sodass das erste Eingriffselement am jeweiligen tangentialen Anschlag zur Anlage kommen kann. Dies kann als Sicherheitsmechanismus vorgesehen sein, um eine Beschädigung der miteinander wirkverbundenen Teile, insbesondere der aneinander anschlagenden Teile zu verhindern. Im Umkehrschluss kann der Feedbackaktuator kleiner gestaltet werden, da er mit den tangentialen Anschlägen einen Sicherungsmechanismus hat, die ein ungewolltes Durchrutschen der Welle bzw. des Lenkrades verhindert.
Durch den variablen Drehwinkelbegrenzer wird das vom Feedbackaktuator zu stellende maximale Gegenmoment deutlich verringert, wodurch die Anwendung eines Direk- tantriebes vorteilhaft ermöglicht wird. Neben einem Direktantrieb kann der variable Drehwinkelbegrenzer auch mit anders gestalteten Feedbackaktuatoren verwendet werden, beispielsweise durch Feedbackaktuatoren mit einem Riementrieb oder Schneckengetriebe. Im Bezug zum vorhanden Bauraum ist der Direktantrieb allerdings am günstigsten.
Die obigen Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Begrenzung einer Lenkraddrehung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt gelten sinngemäß ebenfalls für die erfindungsgemäße Lenksäule gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt, und umgekehrt.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt
Figur 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Begrenzung einer Lenkraddrehung in einem Steer-by- Wire-Lenksystem gemäß einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 eine stark schematische Prinzipdarstellung der im Querschnitt dargestellten, erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 1 , und
Figur 3 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lenksäule 2 für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines - hier nicht dargestellten - Kraftfahrzeugs. Die Lenksäule 2 weist eine drehbar angeordnete Welle 4 auf, die eine Lenkwelle ist, wobei an der Welle 4 ein - hier nicht dargestelltes - Lenkrad drehfest angeordnet ist. Die Welle 4 ist innerhalb eines - hier nicht gezeigten - Gehäuses angeordnet. Über die Welle 4 gibt der Fahrzeugnutzer einen Lenkbefehl zur Einstellung eines Lenkwinkels von Rädern des Kraftfahrzeugs in das System ein. Die Einstellung des Lenkwinkels der zu lenkenden Räder erfolgt elektromechanisch mithilfe von Drehwinkel- bzw. Drehmomentsensoren, die den in das Lenkrad bzw. die Lenkwelle 4 eingebrachten Lenkbefehl erfassen und ein daraus bestimmtes elektrisches Steuersignal an einen - nicht gezeigten - Lenkaktuator übermitteln, der über ein Stellmodul einen entsprechenden Lenkeinschlag bzw. den Lenkwinkel der Räder der Lenkachse einstellt. Zwischen dem Lenkrad und den zu lenkenden Rädern ist ein Übersetzungsverhältnis eingestellt, wonach ein Lenkradumdrehung einen bestimmten Stellweg des Lenkaktuators vorgibt. An der Lenkwelle 4 ist zudem ein Feedbackaktuator 3 zur Erzeugung eines Gegenmoments wirksam angeordnet, der bei dem hier beschriebenen mechanisch vom Lenkrad bzw. der Lenkwelle 4 entkoppelten Stellmodul eine Kraft-Rückmeldung oder ein Rückstellmoment an den Fahrer übermittelt, um ein möglichst realitätsnahes Fahrgefühl bereitzustellen. Über den Feedbackaktuator 3 wird eine haptische Rückmeldung in Form von Gegenmomenten an den Fahrer übermittelt, sodass der Fahrer des Kraftfahrzeugs 1 aktuelle Fahrsituationen sicher erfassen und angemessene Lenkmanöver durchführen kann. Dadurch wird insbesondere die Fahrzeuglenkbarkeit und die Fahrsicherheit verbessert.
Die Lenksäule 2 umfasst ferner eine Vorrichtung 1 zur Begrenzung einer Lenkraddrehung in dem Steer-by-Wire-Lenksystem. Die Vorrichtung 1 umfasst eine um eine Wellenachse 10 drehbare Welle 4 und einen an der Welle 4 wirksam angeordneten Drehwinkelbegrenzer 5. Der Drehwinkelbegrenzer 5 weist einen geteilten Anschlagring 6 auf, umfassend eine erste Ringhälfte 6a mit einem ersten tangentialen Anschlag 7a und eine zweite Ringhälfte 6b mit einem zweiten tangentialen Anschlag 7b. Der Anschlagring 6 ist vorliegend koaxial zur Wellenachse 10 angeordnet. Die Ringhälften 6a, 6b des Anschlagrings 6 sind um eine Längsachse 8 zueinander verdrehbar angeordnet, um eine rotative Position der beiden tangentialen Anschläge 7a, 7b zueinander variabel einzustellen. Vorliegend ist die erste Ringhälfte 6a mittels eines Aktuators 21 um die Längsachse 8 des Anschlagrings 6 drehantreibbar. Der Aktuator 21 umfasst eine als Elektromotor ausgebildete Antriebseinheit 20 sowie ein selbsthemmendes Getriebe 19. Die erste Ringhälfte 6a ist über das Getriebe 19 mit der Antriebseinheit 20 antriebswirksam verbunden. Das Getriebe 19 ist ein Schneckengetriebe mit einer drehfest mit einer - hier nicht gezeigten - Rotorwelle der Antriebseinheit 20 verbundenen, schraubenförmigen Schneckenwelle 19a und einem drehfest mit der ersten Ringhälfte 6a verbundenen Schneckenrad 19b. Der Gewindegang der Schneckenwelle 19a greift - in hier nicht dargestellter Weise - in die Zahnlücken des Schneckenrads 19b ein.
Zwischen den beiden Ringhälften 6a, 6b des Anschlagrings 6 ist eine Getriebestufe 15 wirksam angeordnet, die eine Drehbewegung der ersten Ringhälfte 6a in eine gegenläufige Drehbewegung der zweiten Ringhälfte 6b umwandelt. Und zwar weist die Getriebestufe 15 ein drehbar gelagertes Stirnrad 16 auf, das mit einer vollumlaufenden ersten Kronenverzahnung 17 der ersten Ringhälfte 6a sowie mit einer ebenfalls vollumlaufenden zweiten Kronenverzahnung 18 an der zweiten Ringhälfte 6b in Zahneingriff steht. Damit lässt sich eine synchrone Verstellung der Ringhälften 6a, 6b zueinander realisieren. Das Stirnrad 16 ist vorliegend auf einem Bolzen 14 befestigt, der drehbar gelagert ist. Über den Aktuator 21 sowie die Getriebestufe 15 wird eine Position der Anschläge 7a, 7b des Drehwinkelbegrenzers 5 in Umfangsrichtung relativ zueinander eingestellt, wobei die Anschläge 7a, 7b, wenn die Ringhälften direkt bzw. mittelbar vom Aktuator 21 angetrieben werden, in entgegengesetzte Richtungen synchron verlagern, um so einen Drehwinkelbereich einzustellen, innerhalb dessen die Welle 4 verdrehbar ist. Die Position der Anschläge 7a, 7b kann beispielsweise anhand von Sensordaten vorgegeben werden, die eine Fahrzeugsensorik erfasst. Anhand der Sensordaten kann ein Use-Case des Kraftfahrzeugs bestimmt werden, anhand dessen ein bestimmter Drehwinkelbereich mittels der Anschläge 7a, 7b einstellbar ist.
In einer- hier nicht dargestellten - alternativen Ausgestaltung der Vorrichtung 1 ist jede Ringhälfte 6a, 6b des Anschlagrings 6 über einen jeweiligen Aktuator 21 um die Längsachse 8 drehantreibbar. Die Aktuatoren 21 können dabei wie der Aktuator 21 nach Figur 1 ausgebildet sein. Mit anderen Worten ist in diesem Fall jede Ringhälfte 6a, 6b von einem separaten Aktuator 21 drehantreibbar. Damit lässt sich eine asymmetrische bzw. unabhängige Verstellung der Ringhälften 6a, 6b zueinander ermöglichen.
Vorliegend umfasst die Vorrichtung 1 einen ersten Betätigungsring 9 mit einem daran angeformten ersten Eingriffselement 11 sowie einen zweiten Betätigungsring 12 mit einem daran angeformten zweiten Eingriffselement 13. Die Betätigungsringe 9, 12 sind im Wesentlichen senkrecht zur Wellenachse 10 angeordnet und als zylindrische Ringe ausgebildet, wobei sich die Eingriffselemente 11 , 13 im Wesentlichen parallel zur Wellenachse 10 erstrecken. Die Eingriffselemente 11 , 13 sind beide zum Aktuator 21 hin umgeformt und erlaufen im Wesentlichen in axialer Richtung. Der erste Betätigungsring 9 ist hier drehfest mit der Welle 4 verbunden, beispielsweise durch eine Schweißverbindung oder einer Mitnahmeverzahnung. In axialer Richtung ist der erste Betätigungsring 9, dazu axial benachbart der zweite Betätigungsring 12, dazu axial benachbart die zweite Ringhälfte 6b und dazu axial benachbart die Getriebestufe 15, dazu axial benachbart die erste Ringhälfte, dazu axial benachbart das Getriebe 19 des Aktuators 21 und dazu axial benachbart der Feedbackaktuator 3. Die axiale Reihenfolge kann jedoch je nach Anwendungsfall variieren und modifiziert werden. Beispielsweise kann der Feedbackaktuator 3 auch direkt am Lenkrad angeordnet sein. Die Anordnung des Aktuators 21 ist insbesondere davon abhängig welche Ringhälfte 6a, 6b direkt und welche Ringhälfte über die Getriebestufe 15 mittelbar angetrieben wird.
Bei einer manuell betätigten Rotation der Welle 4 wird diese beispielsweise aus einer Nullstellung, bei der die lenkbaren Räder beispielsweise in Geradeausfahrtrichtung ausgerichtet sind, zusammen mit dem ersten Betätigungsring 9 in oder gegen den Uhrzeigersinn verdreht. Das erste Eingriffselement 11 steht in Eingriff mit dem zweiten Eingriffselement 13, wobei das erste Eingriffselement 11 am zweiten Eingriffselement 13 tangential zur Anlage kommt und dadurch den zweiten Betätigungsring 12 in Umfangsrichtung mitnimmt. Das zweite Eingriffselement 13 ist zudem in Eingriff mit dem ersten und zweiten tangentialen Anschlag 7a, 7b des geteilten Anschlagrings 6 und kann bei weiterer Drehung an einem der Anschläge 7a, 7b zur Anlage kommen. Dies ist in Figur 2 im Querschnitt besser zu sehen.
Nach Figur 2 ist der zweite Betätigungsring 12 mit dem daran angeformten zweiten Eingriffselement 13 dargestellt. Zudem sind die beiden tangentialen Anschläge 7a, 7b des geteilten Anschlagrings 6 gezeigt. Wie bereits gesagt, wird mittels der gegeneinander rotierbaren tangentialen Anschläge 7a, 7b in Abhängigkeit des aktuellen Use- Cases ein möglicher Rotationswinkel der Welle 4 eingestellt. Dies wird durch einen ersten Doppelpfeil 22 verdeutlicht. In Umfangsrichtung zwischen den beiden Anschlägen 7a, 7b ist das zweite Eingriffselement 13 angeordnet, das gemäß einem zweiten und dritten Doppelpfeil 23, 24 in bzw. gegen den Uhrzeigersinn frei rotierbar ist. Durch die tangentialen Anschläge 7a, 7b ist diese freie Bewegung je nach Fahrsituation bzw. Use-Case des Kraftfahrzeugs einschränkbar.
Das erste Eingriffselement 11 ist also dazu ausgebildet, ausgehend von einer Nullstellung der Welle 4 je nach Rotationsrichtung der Welle 4 über das zweite Eingriffselement 13 am ersten tangentialen Anschlag 7a oder am zweiten tangentialen Anschlag 7b zur Anlage kommen. Die tangentialen Anschläge 7a, 7b bilden Endanschläge der Vorrichtung 1 , die ein Drehmoment am Gehäuse der Lenksäule 2 abstützen.
Bei mehr als zwei Betätigungsringen 9, 12 kann sich das Rotieren, das in Eingriff kommen und das Mitnehmen des einen Betätigungsrings und dem dazu benachbarten Betätigungsring fortsetzen, bis der letzte Betätigungsring, der dem Anschlagring 6 zugeordnet ist, an einem der Anschläge 7a, 7b zur Anlage kommt bzw. anschlägt. Damit können in bestimmten Use-Cases unerwünschte Folgen einer Überdrehung der als Lenkwelle ausgeführten Welle 4 vermieden werden.
In Figur 2 ist zudem angedeutet, dass die Eingriffselemente 11 , 13 sowie die Anschläge 7a, 7b kreissegmentförmig mit im Wesentlichen flächig ausgebildeten tangentialen Stirnflächen ausgebildet sind. Die Umfangslänge der Eingriffselemente 11 , 13 und der Anschläge 7a, 7b kann je nach Anwendungsfall variieren.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung 1 . Zur Vereinfachung ist hier lediglich der geteilte Anschlagring 6 sowie die Getriebestufe 15 mit dem Aktuator 21 dargestellt. Im Übrigen wird auf die obigen Ausführungen zu Figur 1 verwiesen. Gemäß Figur 3 ist der Aktuator 20 nicht mit einer der Ringhälften 6a, 6b sondern mit der Getriebestufe 15 wirkverbunden. Dabei kann die Getriebestufe 15, wie oben beschrieben, ein Stirnrad 16 sein, das über den Bolzen 14 drehfest mit einer - nicht gezeigten - Rotorwelle der Antriebseinheit 20 verbunden ist. Im Übrigen ist die Vorrichtung 1 identisch zur Ausführungsform nach Figur 1 und Figur 2 ausgebildet. Alternativ kann im Leistungsfluss zwischen dem Stirnrad und der Rotorwelle ein weiteres Getriebe mit einer bestimmten Übersetzung vorgesehen sein. Ferner alternativ kann die Getriebestufe 15 ein Differentialgetriebe sein, welches eine von einer Antriebseinheit 20 kommende Antriebsleistung auf die beiden Ringhälften aufteilt. Anstelle eines selbsthemmenden Getriebes 19 nach Fig. 1 kann in diesem Fall wenigstens ein Rastmechanismus am Aktuator 21 vorgesehen sein, der eine Rotation der jeweiligen Ringhälfte 6a, 6b oder eines rotierenden Bauteils der Antriebseinheit 20 und/oder der Getriebestufe 15 blockiert. Es sei darauf hingewiesen, dass hier auf eine detaillierte Darstellung der Lagerung der drehbaren Bauteile aus Vereinfachungsgründen verzichtet wurde. Die drehbar gelagerten sind, da wo nichts anderes gesagt wird, in geeigneter Weise gegeneinander oder gegenüber einem ortsfesten Bauteil, insbesondere einem - nicht gezeigten - Gehäuse der Lenksäule 2 drehbar gelagert.
Bezuqszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Lenksäule
3 Feedbackaktuator
4 Welle bzw. Lenkwelle
5 Drehwinkelbegrenzer
6 Geteilter Anschlagring
6a, 6b Ringhälfte
7a, 7b Tangentialer Anschlag
8 Längsachse des Anschlagrings
9 Erster Betätigungsring
10 Wellenachse
11 Erstes Eingriffselement
12 Zweiter Betätigungsring
13 Zweites Eingriffselement
14 Bolzen
15 Getriebestufe
16 Stirnrad
17 Kronenverzahnung der ersten Ringhälfte
18 Kronenverzahnung der zweiten Ringhälfte
19 Getriebe
19a Schneckenwelle
19b Schneckenrad
20 Antriebseinheit
21 Aktuator
22 Erster Doppelpfeil
23 Zweiter Doppelpfeil
24 Dritter Doppelpfeil

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (1 ) zur Begrenzung einer Lenkraddrehung in einem Steer-by-Wire- Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine um eine Wellenachse (10) drehbare Welle (4) und einen an der Welle (4) angeordneten Drehwinkelbegrenzer (5), wobei der Drehwinkelbegrenzer (5) einen geteilten Anschlagring (6) aufweist, umfassend eine erste Ringhälfte (6a) mit einem ersten tangentialen Anschlag (7a) und eine zweite Ringhälfte (6b) mit einem zweiten tangentialen Anschlag (7b), wobei die Ringhälften (6a, 6b) um eine Längsachse (8) zueinander verdrehbar angeordnet sind, um eine rotative Position der beiden tangentialen Anschläge (7a, 7b) zueinander variabel einzustellen, wobei wenigstens eine der Ringhälften (6a, 6b) um die Längsachse (8) dreh- antreibbar ist, wobei an der Welle (4) ein erstes Eingriffselement (11 ) zumindest mittelbar drehfest angeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, ausgehend von einer Nullstellung der Welle (4) je nach Rotationsrichtung der Welle (4) zumindest mittelbar am ersten tangentialen Anschlag (7a) oder am zweiten tangentialen Anschlag (7b) zur Anlage kommen.
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Eingriffselement (11 ) an einem ersten Betätigungsring (9) angeformt ist, welcher drehfest an der Welle (4) angeordnet ist.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Betätigungsringe (12) frei drehbar auf der Welle (4) angeordnet sind, wobei jeder weitere Betätigungsring (12) ein jeweiliges weiteres Eingriffselement (12) aufweist, das in Eingriff mit einem Eingriffselement (11 ) eines axial benachbarten Betätigungsrings (9) steht.
4. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Ringhälften (6a, 6b) des Anschlagrings (6) eine Getriebestufe (15) wirksam angeordnet ist, die eine Drehbewegung der drehantreibbaren Ringhälfte (6a) in eine gegenläufige Drehbewegung der jeweils anderen Ringhälfte (6b) umwandelt.
5. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufe (15) ein drehbar gelagertes Stirnrad (16) aufweist, welches mit einer Kronenverzahnung (17, 18) an der jeweiligen Ringhälfte (6a, 6b) in Zahneingriff steht.
6. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufe (15) mit einem Aktuator (21 ) wirk- verbunden ist, wobei eine Antriebsleistung des Aktuators (21 ) mittels der Getriebestufe (15) auf die beiden Ringhälften (6a, 6b) des Anschlagrings (6) übertragbar ist.
7. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ringhälfte (6a, 6b) des Anschlagrings (6) über einen jeweiligen Aktuator (21 ) um die Längsachse (8) drehantreibbar ist.
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drehantreibbare Ringhälfte (6a, 6b) über ein selbsthemmendes Getriebe (19) mit einem jeweiligen Aktuator (21 ) antriebswirksam verbunden ist.
9. Lenksäule (2) für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Vorrichtung (1 ) zur Begrenzung einer Lenkraddrehung.
10. Lenksäule (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (4) eine Lenkwelle ist, wobei an der Lenkwelle (4) ein Feedbackaktuator (21 ) zur Erzeugung eines Gegenmoments wirksam angeordnet ist.
PCT/DE2023/100025 2022-02-01 2023-01-16 Begrenzung einer lenkraddrehung in einem steer-by-wire-lenksystem WO2023147808A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022102334.6 2022-02-01
DE102022102334.6A DE102022102334B3 (de) 2022-02-01 2022-02-01 Begrenzung einer Lenkraddrehung in einem Steer-by-Wire-Lenksystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023147808A1 true WO2023147808A1 (de) 2023-08-10

Family

ID=83899248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2023/100025 WO2023147808A1 (de) 2022-02-01 2023-01-16 Begrenzung einer lenkraddrehung in einem steer-by-wire-lenksystem

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022102334B3 (de)
WO (1) WO2023147808A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018114729A1 (de) * 2017-06-20 2018-12-20 GM Global Technology Operations LLC Mechanische Stoppvorrichtungen für den Wahrnehmungsemulator der Lenksäule
FR3098184A1 (fr) * 2019-07-02 2021-01-08 Psa Automobiles Sa Perfectionnement des dispositifs de direction par fils pour une application a des vehicules pendulaires
DE102021001763A1 (de) 2021-04-06 2021-05-20 Daimler Ag Vorrichtung zur Begrenzung einer Lenkraddrehung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013014134A1 (de) 2013-08-23 2015-02-26 Audi Ag Lenkanschlag

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018114729A1 (de) * 2017-06-20 2018-12-20 GM Global Technology Operations LLC Mechanische Stoppvorrichtungen für den Wahrnehmungsemulator der Lenksäule
FR3098184A1 (fr) * 2019-07-02 2021-01-08 Psa Automobiles Sa Perfectionnement des dispositifs de direction par fils pour une application a des vehicules pendulaires
DE102021001763A1 (de) 2021-04-06 2021-05-20 Daimler Ag Vorrichtung zur Begrenzung einer Lenkraddrehung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022102334B3 (de) 2022-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3743324B1 (de) Lenksäule für ein kraftfahrzeug
EP2424765B1 (de) Lenkventil mit planetengetriebe
DE4304664A1 (de) Steuervorrichtung, insbesondere Lenkung für Kraftfahrzeuge
DE102014216140A1 (de) Lenkung für ein Kraftfahrzeug
DE102006045382A1 (de) Lenksystem eines Fahrzeugs mit einer Überlagerungsvorrichtung
WO2010115707A1 (de) Lenkrad für ein kraftfahrzeug mit überlagerungslenkung
DD294764A5 (de) Ausgleichsgetriebe
DE602004010609T2 (de) Lenkübertragungseinrichtung und Lenkung
DE102019200911A1 (de) Eingabemodul für ein Steer-by-Wire-System mit einem Bedienelement und einem mit dem Bedienelement gekoppelten Aktuator
EP1879758B1 (de) Geteilter elektromechanischer kraftfahrzeugstabilisator mit blockiereinrichtung und verfahren zur wankstabilisierung bei ausfall oder abschaltung des aktiven kraftfahrzeugstabilisators
DE102019202294A1 (de) Lenkbegrenzungsvorrichtung, Steer-by-Wire-Lenksystem und Fahrzeug
DE102006028269A1 (de) Überlagerungsgetriebe
DE10159330A1 (de) Reaktionsmomentsimulator für ein Lenkrad einer Fahrzeuglenkung
DE10160313A1 (de) Überlagerungsgetriebe für eine Überlagerungslenkung
DE102018122991A1 (de) Lenkbare Achse sowie Fahrzeug mit der Achse
WO2014194909A2 (de) Vorrichtung zum lenken einer hinterachse eines mehrspurigen kraftfahrzeugs
DE102022102334B3 (de) Begrenzung einer Lenkraddrehung in einem Steer-by-Wire-Lenksystem
WO2005110833A1 (de) Vorrichtung zum überlagern von lenkbewegungen für eine lenkkrafthilfe sowie verfahren zum betreiben der vorrichtung
EP0480159A1 (de) Vorrichtung zur Erzeugung eines überlagerten Lenkkorrektureingriffs
EP3334638B1 (de) Servolenkbaugruppe mit lenkmomentüberlagerung
DE102018209819A1 (de) Spindelantrieb für eine steer-by-wire-Lenkung sowie steer-by-wire-Lenkung
DE102020110631B4 (de) Einstellbare Anschlag-Anordnung für ein Steer-by-Wire-Lenksystem
DE102019205944B4 (de) Getriebeeinheit für eine Kraftfahrzeuglenkung
WO2022063517A1 (de) Lenksystem für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug
DE102015222351B4 (de) Lenkvorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Zusatzmoments

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23702734

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1