BE1031995B1 - Drive system and motor vehicle - Google Patents
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- BE1031995B1 BE1031995B1 BE20235778A BE202305778A BE1031995B1 BE 1031995 B1 BE1031995 B1 BE 1031995B1 BE 20235778 A BE20235778 A BE 20235778A BE 202305778 A BE202305778 A BE 202305778A BE 1031995 B1 BE1031995 B1 BE 1031995B1
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Abstract
Antriebseinrichtung (10) für einen Handmomentensteller eines Steer-by-Wire-Lenksystems oder eines elektromechanischen Lenksystems für ein Kraftfahrzeug, wenigstens umfassend - einen Elektromotor (11) mit einem Statorgehäuse, in dem ein Rotor mit einer Rotorwelle drehbar gelagert ist, - ein Getriebe (12), zur Kopplung der Rotorwelle mit einer Lenkwelle (13) des Kraftfahrzeugs, und - eine Steuereinheit (14), die zur Ansteuerung des Elektromotors (11) mit dem Elektromotor (11) durch eine Verbindungseinheit (15) verbunden ist, wobei das Getriebe (12) zwischen dem Elektromotor (11) und der Steuereinheit (14) angeordnet ist und die Verbindungseinheit (15) zur Verbindung des Elektromotors (11) mit der Steuereinheit (14) das Getriebe (12) zumindest teilweise überbrückt.Drive device (10) for a manual torque adjuster of a steer-by-wire steering system or an electromechanical steering system for a motor vehicle, at least comprising - an electric motor (11) with a stator housing in which a rotor with a rotor shaft is rotatably mounted, - a gear (12) for coupling the rotor shaft to a steering shaft (13) of the motor vehicle, and - a control unit (14) which is connected to the electric motor (11) by a connecting unit (15) for controlling the electric motor (11), wherein the gear (12) is arranged between the electric motor (11) and the control unit (14), and the connecting unit (15) for connecting the electric motor (11) to the control unit (14) at least partially bridges the gear (12).
Description
Antriebseinrichtung und KraftfahrzeugDrive device and motor vehicle
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Handmomentensteller eines Steer-by-The invention relates to a drive device for a manual torque controller of a steer-by-
Wire-Lenksystems oder eines elektromechanischen Lenksystems für ein Kraftfahrzeug und einWire steering system or an electromechanical steering system for a motor vehicle and a
Kraftfahrzeug. Eine Antriebseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise aus der DE 10 2020 202 340 A1 bekannt.Motor vehicle. A drive device according to the preamble of patent claim 1 is known, for example, from DE 10 2020 202 340 A1.
Steer-by-Wire-Lenksysteme für Kraftfahrzeuge nehmen manuelle Lenkbefehle des Fahrers wie gewohnt durch Drehung eines Lenkrades entgegen. Das Lenkrad bewirkt die Drehung einerSteer-by-wire steering systems for motor vehicles accept manual steering commands from the driver as usual by turning a steering wheel. The steering wheel causes the rotation of a
Lenkwelle, die nicht mechanisch, sondern elektrisch mit den zu lenkenden Rädern desSteering shaft, which is not mechanically but electrically connected to the wheels of the
Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Die zu lenkenden Räder werden durch Lenksignale gesteuert. Dabei wird der Lenkbefehl über Drehwinkel- und/oder Drehmomentsensoren erfasst. Ein entsprechendes elektrisches Steuersignal wird an einen Lenksteller übermittelt, der denThe wheels to be steered are controlled by steering signals. The steering command is recorded via angle and/or torque sensors. A corresponding electrical control signal is transmitted to a steering actuator, which
Lenkeinschlag der Räder einstellt.Adjusts the 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- beziehungsweise Rückstellmoment in Abhängigkeit derWith steer-by-wire systems, the driver does not receive any direct mechanical feedback from the steered wheels via the steering line, which in conventional mechanically coupled steering systems is provided as a reaction or restoring torque depending on the
Fahrbahnbeschaffenheit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, des aktuellen Lenkwinkels und/oder weiterer Parameter zum Lenkrad zurückgemeldet werden. Die fehlende haptische Rückmeldung erschwert es dem Fahrer, aktuelle Fahrsituationen sicher zu erfassen und angemesseneRoad surface conditions, vehicle speed, current steering angle and/or other parameters are fed back to the steering wheel. The lack of haptic feedback makes it difficult for the driver to reliably grasp current driving situations and to take appropriate
Lenkmanöver durchzuführen, wodurch die Fahrzeuglenkbarkeit und damit die Fahrsicherheit verringert werden.To carry out steering maneuvers, which reduces the vehicle's steerability and thus driving safety.
Zur Erzeugung eines realistischen Fahrgefühls ist es aus dem Stand der Technik bekannt, aus einer tatsächlichen momentanen Fahrsituation Parameter wie die Fahrzeuggeschwindigkeit, denTo create a realistic driving experience, it is known from the state of the art to derive parameters such as vehicle speed,
Lenkwinkel, das Lenkungs-Reaktionsmoment und/oder weitere Parameter zu erfassen oder in einer Simulation zu berechnen. Mittels dieser Parameter wird ein Rückkopplungssignal gebildet, welches in einen Handmomentensteller, auch Feedback-Aktuator oder Handwheel-Aktuator genannt, eingespeist wird. Der Handmomentensteller bringt in Abhängigkeit desSteering angle, steering reaction torque and/or other parameters are measured or calculated in a simulation. Using these parameters, a feedback signal is generated, which is fed into a manual torque controller, also called a feedback actuator or handwheel actuator. The manual torque controller brings
Rückkopplungssignals ein dem realen Reaktionsmoment entsprechendes Rückstellmoment (Feedbackmoment) in die Lenkwelle ein. Derartige Systeme, auch „Force-Feedback“-Systeme genannt, vermitteln dem Fahrer den Eindruck einer realen Fahrsituation wie bei einer konventionellen Lenkung, was eine intuitive Reaktion erleichtert.The feedback signal injects a restoring torque (feedback torque) into the steering shaft that corresponds to the actual reaction torque. Such systems, also called "force feedback" systems, give the driver the impression of a real driving situation, similar to a conventional steering system, which facilitates intuitive response.
Eine Antriebseinrichtung für einen Handmomentensteller ist beispielsweise aus der DE 10 2020 202 340 A1 bekannt, die auf die Anmelderin zurückgeht. Auch wenn die bekannteA drive device for a manual torque controller is known, for example, from DE 10 2020 202 340 A1, which is attributed to the applicant. Even if the known
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Antriebseinrichtung bereits sehr gut funktioniert, besteht Verbesserungsbedarf mit Blick auf diedrive system already works very well, there is room for improvement with regard to the
Anordnung der Komponenten der Antriebseinrichtung, da die bestehende Anordnung einen hohen Bauraumbedarf aufweist. Weitere Lenksysteme mit einer Antriebseinrichtung für einenArrangement of the drive system components, since the existing arrangement requires a lot of space. Other steering systems with a drive system for a
Feedback-Aktuator sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 10 2021 214 426 A1,Feedback actuators are known, for example, from the publications DE 10 2021 214 426 A1,
DE 10 2021 201 229 A1 und WO 2021/089180 A1 bekannt.DE 10 2021 201 229 A1 and WO 2021/089180 A1.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die aus dem eingangs genannten Stand derThe invention is therefore based on the object of solving the problem arising from the state of the art mentioned at the outset.
Technik bekannte Antriebseinrichtung dahingehend zu verbessern, dass der Bauraumbedarf reduziert wird. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Antriebseinrichtung für einen Handmomentensteller anzugeben.The invention further aims to improve a drive device known in the art by reducing the installation space required. The invention is also based on the object of providing a motor vehicle with such a drive device for a manual torque controller.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Mit Blick auf das Kraftfahrzeug wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 5 gelöst.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of claim 1. With regard to the motor vehicle, this object is achieved by the subject matter of claim 5.
Konkret wird die Aufgabe durch eine Antriebseinrichtung für einen Handmomentensteller einesSpecifically, the task is carried out by a drive device for a manual torque controller of a
Steer-by-Wire-Lenksystems oder eines elektromechanischen Lenksystems für ein Kraftfahrzeug gelöst, die wenigstens Folgendes umfasst: - einen Elektromotor mit einem Statorgehäuse, in dem ein Rotor mit einer Rotorwelle drehbar gelagert ist, - ein Getriebe, insbesondere ein Schneckengetriebe, zur Kopplung der Rotorwelle mit einerSteer-by-wire steering system or an electromechanical steering system for a motor vehicle, which comprises at least the following: - an electric motor with a stator housing in which a rotor with a rotor shaft is rotatably mounted, - a gear, in particular a worm gear, for coupling the rotor shaft to a
Lenkwelle des Kraftfahrzeugs, und - eine Steuereinheit, die zur Ansteuerung des Elektromotors mit dem Elektromotor durch eine Verbindungseinheit verbunden ist.Steering shaft of the motor vehicle, and - a control unit which is connected to the electric motor by a connecting unit for controlling the electric motor.
Dabei ist das Getriebe zwischen dem Elektromotor und der Steuereinheit angeordnet und dieThe gearbox is located between the electric motor and the control unit and the
Verbindungseinheit überbrückt das Getriebe zur Verbindung des Elektromotors mit derConnection unit bridges the gearbox to connect the electric motor with the
Steuereinheit zumindest teilweise.Control unit at least partially.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass der Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung dadurch reduziert ist, dass der Elektromotor und die Steuereinheit auf unterschiedlichen Seiten des Getriebes angeordnet sind. Das Getriebe ist folglich zwischen dem Elektromotor und der Steuereinheit angeordnet. Dabei kann die Lenkwelle des Kraftfahrzeugs, an der das Getriebe angeordnet ist, zwischen dem Elektromotor und der Steuereinheit angeordnet sein. Dies ist derart zu verstehen, dass der Elektromotor und die Steuereinheit beabstandet voneinander angeordnet sind. DasThe invention has the advantage that the installation space requirement of the drive device is reduced by arranging the electric motor and the control unit on different sides of the transmission. The transmission is thus arranged between the electric motor and the control unit. The steering shaft of the motor vehicle, on which the transmission is arranged, can be arranged between the electric motor and the control unit. This is to be understood in such a way that the electric motor and the control unit are arranged at a distance from one another.
Getriebe ist im Zwischenraum zwischen dem Elektromotor und der Steuereinheit angeordnet.The gearbox is located in the space between the electric motor and the control unit.
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Dieser Abstand beziehungsweise dieser Zwischenraum ist durch die Verbindungseinheit überbrückt, um die Steuereinheit zur Ansteuerung des Elektromotors mit diesem zu verbinden.This distance or gap is bridged by the connecting unit in order to connect the control unit for controlling the electric motor to it.
Dadurch kann eine sichere Kommunikation zwischen dem Elektromotor und der Steuereinheit gewährleistet werden. Die Steuereinheit kann die benötigte Lenkunterstützung, die derThis ensures secure communication between the electric motor and the control unit. The control unit can provide the required steering assistance, which the
Elektromotor zur Entlastung des Fahrers in den Lenkstrang einbringen muss, berechnen und über die Verbindungseinheit an den Elektromotor weitergeben.Electric motor has to be introduced into the steering system to relieve the driver, and passed on to the electric motor via the connection unit.
Des Weiteren ist von Vorteil, dass die Komponenten der Antriebseinrichtung, insbesondere dieFurthermore, it is advantageous that the components of the drive device, in particular the
Steuereinheit und der Elektromotor, gleichmäßig um das Getriebe angeordnet sind. Dadurch kann der Bauraumbedarf insbesondere auf einer Getriebeseite reduziert beziehungsweise verhindert werden. Ferner wird durch diese gleichmäßige Anordnung des Elektromotors und derThe control unit and the electric motor are arranged evenly around the gearbox. This reduces or eliminates the installation space required, particularly on one side of the gearbox. Furthermore, this even arrangement of the electric motor and the
Steuereinheit um das Getriebe ein Überhang auf einer Seite des Getriebes vermieden. Folglich liegt der Schwerpunkt der Antriebseinrichtung vorteilhafterweise im Bereich des Getriebes. Mit anderen Worten kann der Schwerpunkt mittig bezogen auf die Antriebseinrichtung beziehungsweise an der Lenkwelle liegen. Anders ausgedrückt liegt der Schwerpunkt der gesamten Anordnung vorteilhafterweise zwischen dem Elektromotor und der Steuereinheit.The control unit around the transmission avoids an overhang on one side of the transmission. Consequently, the center of gravity of the drive mechanism is advantageously located in the area of the transmission. In other words, the center of gravity can be centrally located relative to the drive mechanism or on the steering shaft. In other words, the center of gravity of the entire arrangement is advantageously located between the electric motor and the control unit.
Dadurch ist eine gleichmäßige Gewichtsverteilung der Antriebseinrichtung umsetzbar.This makes it possible to achieve an even weight distribution of the drive system.
Des Weiteren ist die Antriebseinrichtung vorteilhafterweise für einen Handmomentensteller, insbesondere einen elektrischen Handmomentensteller, eines Steer-by-Wire-Lenksystems oder eines elektromechanischen Lenksystems verwendbar. Mit anderen Worten ist dieFurthermore, the drive device can advantageously be used for a manual torque controller, in particular an electric manual torque controller, a steer-by-wire steering system or an electromechanical steering system. In other words, the
Antriebseinrichtung für verschiedene Lenksysteme anwendbar.Drive device applicable for various steering systems.
Bei einem Steer-by-Wire-Lenksystem sind die gelenkten Räder und das Lenkrad nicht mechanisch, sondern elektrisch gekoppelt. Die gelenkten Räder werden durch Lenksignale gesteuert. Dabei wird die jeweilige Lenkradstellung von einem Lenkwinkelsensor erfasst. Das entsprechende Lenksignal bewirkt, dass ein Lenksteller die Stellung der gelenkten Räder ändert.In a steer-by-wire steering system, the steered wheels and the steering wheel are not mechanically coupled, but electrically. The steered wheels are controlled by steering signals. The respective steering wheel position is detected by a steering angle sensor. The corresponding steering signal causes a steering actuator to change the position of the steered wheels.
Im Fall eines Steer-by-Wire-Lenksystems kann die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung an derIn the case of a steer-by-wire steering system, the drive device according to the invention can be
Lenkwelle angeordnet sein.steering shaft.
Bei einem elektromechanischen Lenksystem (Electric Power Steering; kurz EPS) unterstützt ein programmgesteuerter Elektromotor an der Mechanik der Lenkung die Lenkbewegungen desIn an electromechanical steering system (Electric Power Steering; EPS for short), a program-controlled electric motor on the steering mechanism supports the steering movements of the
Fahrers. Dabei wird zwischen verschiedene Bauformen differenziert, die sich unter anderem durch die Positionierung des Elektromotors und/oder der Steuereinheit im Lenkstrang unterscheiden. So können der Elektromotor und/oder die Steuereinheit entweder an derDriver. A distinction is made between different designs, which differ, among other things, in the positioning of the electric motor and/or the control unit in the steering system. The electric motor and/or the control unit can be mounted either on the
Lenkwelle (Column-EPS), am Lenkgetrieberitzel (Pinion-EPS) oder um die Zahnstange (Rack-Steering shaft (Column-EPS), on the steering gear pinion (Pinion-EPS) or around the rack (Rack-
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EPS) angeordnet sein. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung ist dabei vorteilhafterweise für alle genannten Varianten des elektromechanischen Lenksystems anwendbar.EPS). The drive device according to the invention can advantageously be used for all of the aforementioned variants of the electromechanical steering system.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß sind der Elektromotor und die Steuereinheit bezogen auf das Getriebe einander gegenüberliegend, insbesondere entlang einer Achse, angeordnet. Mit anderen Worten können der Elektromotor und die Steuereinheit auf entgegengesetzten Seiten des Getriebes angeordnet sein. Durch die gegenüberliegende Anordnung des Elektromotors und derAccording to the invention, the electric motor and the control unit are arranged opposite one another with respect to the transmission, in particular along an axis. In other words, the electric motor and the control unit can be arranged on opposite sides of the transmission. Due to the opposite arrangement of the electric motor and the
Steuereinheit kann auf einfache Weise Bauraum gespart und ein einseitiger Überhang vermieden werden. Es ist möglich aber nicht zwingend notwendig, dass die Steuereinheit entlang einerThe control unit can be used to save installation space and avoid overhangs on one side. It is possible, but not absolutely necessary, that the control unit is mounted along a
Rotorachse des Elektromotors angeordnet beziehungsweise ausgerichtet ist. Die Rotorachse kann dabei quer zu einer Längsachse der Lenkwelle verlaufen. Alternativ ist es möglich, dass dieThe rotor axis of the electric motor is arranged or aligned. The rotor axis can run transversely to a longitudinal axis of the steering shaft. Alternatively, it is possible that the
Steuereinheit und der Elektromotor entlang einer Achse angeordnet sind, die parallel zurThe control unit and the electric motor are arranged along an axis parallel to the
Rotorachse verläuft.rotor axis.
Erfindungsgemäß verbindet die Verbindungseinheit den Elektromotor und die Steuereinheit derart miteinander, dass die Verbindungseinheit die Steuereinheit trägt. Dazu kann dieAccording to the invention, the connecting unit connects the electric motor and the control unit in such a way that the connecting unit carries the control unit. For this purpose, the
Verbindungseinheit am Elektromotor und an der Steuereinheit befestigt sein. Mit anderen Worten kann die Verbindungseinheit den Elektromotor und die Steuereinheit sowohl elektrisch als auch mechanisch verbinden. Ferner kann die Steuereinheit von der Verbindungseinheit und weiterenThe connecting unit can be attached to the electric motor and the control unit. In other words, the connecting unit can connect the electric motor and the control unit both electrically and mechanically. Furthermore, the control unit can be connected to the connecting unit and other
Komponenten des Fahrzeugs, wie beispielswiese der Fahrzeugkarosserie getragen werden. Es ist möglich, dass die Steuereinheit mit dem Getriebe beziehungsweise mit einem Gehäuse desComponents of the vehicle, such as the vehicle body. It is possible that the control unit is connected to the gearbox or to a housing of the
Getriebes verbunden ist. Alternativ kann die Steuereinheit ausschließlich von dergearbox. Alternatively, the control unit can be operated exclusively by the
Verbindungseinheit getragen werden.connection unit.
Ferner ist vorteilhafterweise wenigstens ein Drehmomentsensor zur Erfassung des im Betrieb auf die Lenkwelle aufgebrachten Drehmoments an der Lenkwelle angeordnet. Dies ist bevorzugt derart zu verstehen, dass der Drehmomentsensor das Drehmoment, das der Fahrer auf dasFurthermore, at least one torque sensor is advantageously arranged on the steering shaft to detect the torque applied to the steering shaft during operation. This is preferably to be understood in such a way that the torque sensor detects the torque that the driver applies to the
Lenkrad beziehungsweise die Lenkwelle ausübt, misst. Anhand dieser Daten kann diesteering wheel or the steering shaft. Based on this data, the
Steuereinheit die Lenkunterstützung berechnen, die der Elektromotor zur Entlastung des Fahrers in den Lenkstrang einbringen muss. So wird die Kraft, die zur Betätigung des Lenkrads benötigt wird, reduziert und der Fahrkomfort gesteigert. Besonders bevorzugt ist der Drehmomentsensor am Getriebeeingang angeordnet. Eine andere Anordnung des Drehmomentsensors ist möglich.The control unit calculates the steering assistance that the electric motor must provide to the steering system to relieve the driver's workload. This reduces the force required to operate the steering wheel and increases driving comfort. The torque sensor is preferably located at the transmission input. Other arrangements for the torque sensor are possible.
Bevorzugt ist wenigstens ein Rotorpositionssensor zur Erfassung der Winkelposition derPreferably, at least one rotor position sensor is provided for detecting the angular position of the
Rotorwelle des Elektromotors an der Steuereinheit angeordnet. Hier ist von Vorteil, dass derThe rotor shaft of the electric motor is located on the control unit. The advantage here is that the
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Rotorpositionssensor eine präzise Ermittlung der Rotorlage ermöglicht. Ferner ermöglicht derRotor position sensor enables precise determination of the rotor position. Furthermore, the
Rotorpositionssensor eine hochdynamische Regelung des Elektromotors. DerRotor position sensor provides highly dynamic control of the electric motor.
Rotorpositionssensor ist vorzugsweise als digitaler Sensor ausgebildet, der ein robustes Signal erzeugt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Rotorpositionssensor beabstandet vomThe rotor position sensor is preferably designed as a digital sensor that generates a robust signal. This is particularly advantageous if the rotor position sensor is located at a distance from the
Elektromotor, d.h. nicht direkt an der Rotorwelle des Elektromotors angeordnet ist. Beispielsweise kann der Rotorpositionssensor an der Steuereinheit angeordnet beziehungsweise an derElectric motor, i.e. not directly on the rotor shaft of the electric motor. For example, the rotor position sensor can be located on the control unit or on the
Steuereinheit befestigt sein. Alternativ ist es möglich, dass der Rotorpositionssensor amcontrol unit. Alternatively, the rotor position sensor can be mounted on the
Elektromotor beziehungsweise an der Rotorwelle angeordnet ist. In diesem Fall kann derelectric motor or on the rotor shaft. In this case, the
Rotorpositionssensor als analoger Sensor ausgebildet sein.Rotor position sensor must be designed as an analog sensor.
Weiter vorzugsweise ist eine Kupplung zur drenmomentschlüssigen Verbindung zwischen demFurther preferably, a coupling for the torque-locking connection between the
Getriebe und dem Elektromotor angeordnet. Dabei kann die Kupplung als Klauenkupplung oder als torsionssteife Kupplung ausgebildet sein, die eine hohe Drehsteifigkeit aufweisen. Dadurch unterliegt die Kupplung einer geringen Verformung bei Torsionsbeanspruchung. Alternativ kann eine direkte Verbindung zwischen dem Getriebe und dem Elektromotor in Form einer direktenThe coupling can be designed as a claw coupling or as a torsionally rigid coupling, which has a high torsional stiffness. This means that the coupling is subject to little deformation under torsional stress. Alternatively, a direct connection between the gearbox and the electric motor can be used in the form of a direct
Welle, d.h. ohne eine Kupplung, vorgesehen sein.shaft, i.e. without a coupling.
Nach dem nebengeordneten Anspruch 5 betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung für einen Handmomentensteller.According to the independent claim 5, the invention relates to a motor vehicle with a drive device according to the invention for a manual torque adjuster.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügte schematische Figur mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an embodiment with reference to the attached schematic figure.
Dabei zeigtThis shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für einen Handmomentensteller nach einem bevorzugten erfindungsgemäß en Ausführungsbeispiel.Fig. 1 is a schematic representation of a drive device for a manual torque adjuster according to a preferred embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt eine Antriebseinrichtung 10 für einen Handmomentensteller nach einem bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Dabei handelt es sich um die Anwendung derFig. 1 shows a drive device 10 for a manual torque controller according to a preferred embodiment of the invention. This is the application of the
Antriebseinrichtung 10 für einen Handmomentensteller eines Steer-by-Wire Lenksystems.Drive device 10 for a manual torque controller of a steer-by-wire steering system.
Alternativ kann die Antriebseinrichtung 10 auch für einen Handmomentensteller eines elektromechanischen Lenksystems, insbesondere eines Column-EPS Systems, zum Einsatz kommen.Alternatively, the drive device 10 can also be used for a manual torque controller of an electromechanical steering system, in particular a column EPS system.
In Fig. 1 ist zu sehen, dass die Antriebseinrichtung 10 einen Elektromotor 11 umfasst. Dabei weist der Elektromotor 11 ein Statorgehäuse auf, in dem ein Rotor mit einer Rotorwelle drehbar gelagertIn Fig. 1 it can be seen that the drive device 10 comprises an electric motor 11. The electric motor 11 has a stator housing in which a rotor with a rotor shaft is rotatably mounted
6 BE2023/5778 ist. Im Statorgehäuse kann eine Stator- oder Phasenwicklungen angebracht sein. Generell sind unterschiedliche Motorvarianten möglich. Bevorzugt ist der Elektromotor 11 eine6 BE2023/5778. A stator or phase winding can be mounted in the stator housing. Generally, different motor variants are possible. Preferably, the electric motor 11 is a
Synchronmaschine.Synchronous machine.
Aus Fig. 1 geht ferner hervor, dass die Antriebseinrichtung 10 ein Getriebe 12 zur Kopplung derFrom Fig. 1 it can also be seen that the drive device 10 has a gear 12 for coupling the
Rotorwelle mit einer Lenkwelle 13 des Kraftfahrzeugs aufweist. Dabei ist das Ausgangsrad desRotor shaft with a steering shaft 13 of the motor vehicle. The output wheel of the
Getriebes 12 drehfest mit der Lenkwelle 13 verbunden. Konkret ist das Getriebe 12 alsGearbox 12 is connected to the steering shaft 13 in a rotationally fixed manner. Specifically, the gearbox 12 is
Schneckengetriebe ausgebildet, wobei das Schneckenrad drehfest mit der Lenkwelle 13 verbunden und die Schneckenwelle koaxial mit der Rotorwelle des Elektromotors 11 ausgerichtet ist. Andere Getriebearten sind möglich.Worm gearing is used, with the worm wheel being non-rotatably connected to the steering shaft 13 and the worm shaft being coaxially aligned with the rotor shaft of the electric motor 11. Other types of gearing are possible.
Im Fall eines elektromechanischen Lenksystems (in Fig. 1 nicht gezeigt) weist dieIn the case of an electromechanical steering system (not shown in Fig. 1), the
Antriebseinrichtung 10 auf der dem Lenkrad 19 abgewandten Seite einen Wellenabschnitt auf, der drehmomentschlüssig mit dem Getriebe 12 gekoppelt ist. Ein solcher Wellenabschnitt ist mit einer Lenkzwischenwelle koppelbar, die das von dem Elektromotor 10 eingetragene Drehmoment an ein Lenkgetriebe zur Lenkung der Räder überträgt.The drive device 10 has a shaft section on the side facing away from the steering wheel 19, which is torque-lockingly coupled to the transmission 12. Such a shaft section can be coupled to an intermediate steering shaft, which transmits the torque input by the electric motor 10 to a steering gear for steering the wheels.
Die Lenkwelle 13 ist bevorzugt in einer nicht gezeigten Manteleinheit einer Lenksäule gelagert, die unter Zwischenschaltung einer Trageinheit mit einer fahrzeugfesten Struktur desThe steering shaft 13 is preferably mounted in a casing unit (not shown) of a steering column, which, with the interposition of a support unit, is connected to a vehicle-fixed structure of the
Kraftfahrzeugs verbindbar ist.motor vehicle.
Ferner zeigt Fig. 1, dass die Lenkwelle 13 an ihrem bezüglich der Fahrtrichtung hinteren Ende ein Lenkrad 19 aufweist, wodurch ein Fahrer ein Drehmoment in die Lenkwelle 13 einleiten kann.Furthermore, Fig. 1 shows that the steering shaft 13 has a steering wheel 19 at its rear end with respect to the direction of travel, whereby a driver can introduce a torque into the steering shaft 13.
Wie in Fig. 1 dargestellt, erfolgt die elektrische Ansteuerung des Elektromotors 11 durch eine elektrische Steuereinheit 14. Dabei weist die Steuereinheit 14 eine Steuerplatine, auchAs shown in Fig. 1, the electrical control of the electric motor 11 is carried out by an electrical control unit 14. The control unit 14 has a control board, also
Leiterplatte oder PCB (PCB: printed circuit board) genannt, mit unterschiedlichen, miteinander verschalteten elektrischen Bauelementen auf. Des Weiteren ist die Steuerplatine in einemPrinted circuit board (PCB) with various interconnected electrical components. Furthermore, the control board is located in a
Steuergehäuse angeordnet. Unterschiedliche Ausbildungen der Steuereinheit 14 sind möglich.Control housing. Different designs of the control unit 14 are possible.
Ferner ist in Fig. 1 zu erkennen, dass die Steuereinheit 14 zur Ansteuerung des Elektromotors 11 mit dem Elektromotor 11 durch eine Verbindungseinheit 15 verbunden ist. DieFurthermore, it can be seen in Fig. 1 that the control unit 14 for controlling the electric motor 11 is connected to the electric motor 11 by a connecting unit 15. The
Verbindungseinheit 15 kann als Rahmen ausgestaltet sein, der eine Leitungsführung vomConnection unit 15 can be designed as a frame which provides a cable routing from
Elektromotor 11 zur Steuereinheit 14 ermöglicht.Electric motor 11 to the control unit 14.
Des Weiteren ist in Fig. 1 zu sehen, dass das Getriebe 12 zwischen dem Elektromotor 11 und der Steuereinheit 14 angeordnet ist. Konkret ist das Getriebe 12 in einem ZwischenraumFurthermore, Fig. 1 shows that the transmission 12 is arranged between the electric motor 11 and the control unit 14. Specifically, the transmission 12 is arranged in a space
/ BE2023/5778 zwischen dem Elektromotor 11 und der Steuereinheit 14 angeordnet. Folglich sind der/ BE2023/5778 between the electric motor 11 and the control unit 14. Consequently, the
Elektromotor 11 und die Steuereinheit 14 beabstandet voneinander angeordnet. Dies ist bevorzugt derart zu verstehen, dass der Elektromotor 11 auf der einen Seite des Getriebes 12 und die Steuereinheit 14 auf der anderen Seite des Getriebes 12 angeordnet ist. Es ist zu erkennen, dass die Komponenten der Antriebseinrichtung 10, d.h. der Elektromotor 11, dieElectric motor 11 and the control unit 14 are arranged at a distance from each other. This is preferably to be understood in such a way that the electric motor 11 is arranged on one side of the transmission 12 and the control unit 14 on the other side of the transmission 12. It can be seen that the components of the drive device 10, i.e. the electric motor 11, the
Steuereinheit 14 und das Getriebe 12, gleichmäßig um die Lenkwelle 13 angeordnet sind.Control unit 14 and the gearbox 12 are arranged evenly around the steering shaft 13.
Aus Fig. 1 geht erkenntlich hervor, dass die Verbindungseinheit 15 das Getriebe 12 zurFrom Fig. 1 it can be seen that the connecting unit 15 connects the gear 12 to the
Verbindung des Elektromotors 11 mit der Steuereinheit 14 überbrückt. Konkret erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel die Verbindungseinheit 15 von der Steuereinheit 14 über dasConnection of the electric motor 11 with the control unit 14 is bridged. In this embodiment, the connection unit 15 extends from the control unit 14 via the
Getriebe 12 zum Elektromotor 11. Dabei stellt die Verbindungseinheit 15 eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Elektromotor 11 und der Steuereinheit 14 her.Gearbox 12 to the electric motor 11. The connecting unit 15 establishes an electrical and mechanical connection between the electric motor 11 and the control unit 14.
Fig. 1 zeigt, dass der Elektromotor 11 und die Steuereinheit 14 bezogen auf das Getriebe 12 einander gegenüberliegen angeordnet sind. Konkret sind der Elektromotor 11 und dieFig. 1 shows that the electric motor 11 and the control unit 14 are arranged opposite each other with respect to the transmission 12. Specifically, the electric motor 11 and the
Steuereinheit 14 entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet, die vorzugsweise quer zurControl unit 14 arranged along a common axis, which is preferably transverse to
Lenkwelle 13 ausgerichtet ist.Steering shaft 13 is aligned.
Ferner ist in Fig. 1 dargestellt, dass die Verbindungseinheit 15 den Elektromotor 11 und dieFurthermore, Fig. 1 shows that the connecting unit 15 connects the electric motor 11 and the
Steuereinheit 14 derart miteinander verbindet, sodass die Verbindungseinheit 15 dieControl unit 14 in such a way that the connecting unit 15
Steuereinheit 14 trägt. Mit anderen Worten ist die Verbindungseinheit 15 als tragende Struktur ausgebildet, die der Anordnung der Komponenten der Antriebeinrichtung 10 Stabilität verleiht.Control unit 14. In other words, the connecting unit 15 is designed as a supporting structure that provides stability to the arrangement of the components of the drive device 10.
Wie in Fig. 1 zu sehen, ist ein Drehmomentsensor 16 zur Erfassung des im Betrieb auf dieAs can be seen in Fig. 1, a torque sensor 16 is provided for detecting the torque applied to the
Lenkwelle 13 aufgebrachten Drehmoments an der Lenkwelle 13 angeordnet. Konkret ist derSteering shaft 13 applied torque is arranged on the steering shaft 13. Specifically, the
Drehmomentsensor 16 am Getriebeeingang angeordnet.Torque sensor 16 located at the gearbox input.
Des Weiteren ist in Fig. 1 dargestellt, dass ein Rotorpositionssensor 17 zur Erfassung derFurthermore, Fig. 1 shows that a rotor position sensor 17 for detecting the
Winkelposition der Rotorwelle des Elektromotors 11 an der Steuereinheit 14 angeordnet ist.Angular position of the rotor shaft of the electric motor 11 is arranged on the control unit 14.
Konkret ist der Rotorpositionssensor 17 als digitaler Sensor ausgebildet. Alternativ kann derSpecifically, the rotor position sensor 17 is designed as a digital sensor. Alternatively, the
Rotorpositionssensor 17 als analoger Sensor ausgestaltet sein. Die Sensorart kann an die Lage des Sensors angepasst werden. Der Rotorpositionssensor 17 kann auch als Drehwinkelsensor bezeichnet werden, wobei dieser bevorzugt eine Noniusanordnung umfassen kann.Rotor position sensor 17 can be designed as an analog sensor. The sensor type can be adapted to the position of the sensor. The rotor position sensor 17 can also be referred to as a rotation angle sensor, which can preferably comprise a vernier arrangement.
Fig. 1 zeigt ferner, dass eine Kupplung 18 zur drehmomentschlüssigen Verbindung zwischen demFig. 1 further shows that a clutch 18 for the torque-locking connection between the
Getriebe 12 und dem Elektromotor 11 angeordnet ist. Konkret ist an der Rotorwelle desGearbox 12 and electric motor 11. Specifically, on the rotor shaft of the
Elektromotors 11 getriebeseitig eine Kupplung 18 angeordnet. Die Kupplung 18 kann dabei alsA clutch 18 is arranged on the transmission side of the electric motor 11. The clutch 18 can be used as
3 BE2023/57783 BE2023/5778
Klauenkupplung ausgebildet sein. Andere Varianten der Kupplung 18 sind möglich.Claw coupling. Other variants of coupling 18 are possible.
Beispielsweise kann die Kupplung 18 als torsionssteife Kupplung mit einer hohen Drehsteifigkeit ausgebildet sein. Alternativ kann die Torsionsbelastung auf die Kupplung 18 durchFor example, the coupling 18 can be designed as a torsionally rigid coupling with a high torsional stiffness. Alternatively, the torsional load on the coupling 18 can be
Lastabschätzung reduziert werden.Load estimation can be reduced.
9 BE2023/57789 BE2023/5778
Bezugszeichenliste 10 Antriebseinrichtung 11 Elektromotor 12 Getriebe 13 Lenkwelle 14 SteuereinheitList of reference symbols 10 Drive device 11 Electric motor 12 Gearbox 13 Steering shaft 14 Control unit
Verbindungseinheit 16 Drehmomentsensor 0 17 Rotorpositionssensor 18 Kupplung 19 LenkradConnection unit 16 Torque sensor 0 17 Rotor position sensor 18 Clutch 19 Steering wheel
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| FG | Patent granted |
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