DE19837810A1

DE19837810A1 - Electric motor steering system, esp. vehicle servo system, has torque transfer device transferring forces between motor, displacement unit according to control unit damping setting

Info

Publication number: DE19837810A1
Application number: DE1998137810
Authority: DE
Inventors: Guenter Reusing; Franz Nagler; Achim Thomae
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2000-02-24

Abstract

The steering system has a steered wheel position generator unit (12a), a mechanical displacement arrangement (22a) coupled to the steered wheels and at least one electric motor (28a) for generating the steering forces. The generator unit has a steering wheel mechanically coupled to the displacement arrangement via a torque transfer device (30a) that transfers forces between the motor and displacement arrangement damped according to damping set by the control unit (26a) independently of slip and/or torque/revolution rate non-uniformities determined by the motor speed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromotorisches Lenkungssystem, insbesondere Servolenkungssystem, für ein Kraftfahrzeug, umfassend: eine Lenkwertgebereinheit zum Geben eines sich auf Lenkstellungen von lenkbaren Laufrädern des Kraftfahrzeugs beziehenden Lenkwerts; eine mit den lenkbaren Laufrädern gekoppelte mechanische Verstellanordnung zum Einstellen der Lenkstellungen der lenkbaren Laufräder entsprechend dem Lenkwert; wenigstens ein mit der Verstellanordnung gekoppelter oder koppelbarer Elektromotor zum Erzeugen von über die Verstellanordnung auf die lenkbaren Laufräder wirkenden Lenkkräften, insbesondere Lenkhilfs kräften; wobei die Lenkwertgebereinheit vorzugsweise ein zum manuellen Vorgeben des Lenkwerts dienendes Lenkrad aufweist, das mit der Verstellanordnung mechanisch gekoppelt oder koppelbar ist.The present invention relates to an electromotive steering system, In particular power steering system for a motor vehicle, comprising: a Steering value transmitter unit for giving one on steering positions of steerable wheels of the motor vehicle related steering value; one with the steerable wheels coupled mechanical adjustment arrangement for Adjust the steering positions of the steerable wheels according to the Steering value; at least one coupled to the adjustment arrangement or Couplable electric motor for generating the adjustment arrangement the steerable wheels acting steering forces, in particular steering aids powers; the steering value transmitter unit preferably being a manual one Specifying the steering value serving steering wheel, which with the Adjustment arrangement is mechanically coupled or can be coupled.

Es wird hierbei vor allem an ein sogenanntes Servolenkungssystem (Hilfskraftlenkungssystem) gedacht, bei dem die zum Lenken der lenkbaren Laufräder (im Regelfall einer Vorderradlenkung die vorderen Laufräder; im Falle einer Hinterradlenkung auch die hinteren Laufräder) benötigten Lenkkräfte gemeinsam von der Muskelkraft des Fahrers und einer Energie quelle, nämlich dem mit der Verstellanordnung gekoppelten oder gekoppel baren Elektromotor, aufgebracht werden. Die Erfindung kann aber auch bei einem Fremdkraftlenkungssystem verwendet werden, bei dem die zum Lenken der lenkbaren Laufräder benötigten Lenkkräfte ausschließlich von der Energiequelle (dem Elektromotor) aufgebracht werden.It is mainly a so-called power steering system (Auxiliary steering system) thought in which to steer the steerable Wheels (usually a front wheel steering, the front wheels; in In case of rear wheel steering also the rear wheels) are required Steering forces combined by the driver's muscle strength and energy source, namely that coupled or coupled to the adjustment arrangement baren electric motor, are applied. The invention can also a power steering system are used, in which the Steering the steerable wheels required steering forces only from the Energy source (the electric motor) are applied.

Ein typisches herkömmliches Servolenkungssystem der genannten Art ist aus einem Artikel von B. Connor in der Zeitschrift ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 98 (1996) 7/8, Seiten 406 bis 409 bekannt. Das bekannte Lenkungssystem weist einen Drehmomentsensor auf, der das von einem Fahrer über ein Lenkrad auf eine Lenkspindel ausgeübte Lenkmoment erfaßt. In Abhängigkeit von diesem Lenkmoment steuert ein Steuergerät einen Elektromotor an, der über eine elektrisch ein- und auskuppelbare Kupplung mit einem Getriebe verbunden ist, das die Drehbewegung des Motors auf die Lenkspindel überträgt. Die Kupplung dient nur dazu, das vom Motor abgegebene Hilfsdrehmoment zu- oder abzuschalten. Kommt es zu einer Störung, so wird die Kupplung ausgekuppelt, damit das Fahrzeug manuell lenkbar bleibt. Da die Kupplung nur zum Ein- und Auskuppeln dient, dürfte es sich um eine formschlüssige Kupplung handeln.A typical conventional power steering system of the type mentioned is from an article by B. Connor in the magazine ATZ Automobiltechnische Journal 98 (1996) 7/8, pages 406 to 409 known. The known Steering system has a torque sensor that from a Driver detects steering torque exerted on a steering spindle via a steering wheel. A control unit controls one as a function of this steering torque Electric motor on, which can be coupled and disconnected electrically is connected to a gear that revolves the motor the steering spindle transmits. The clutch is only used by the engine Auxiliary torque delivered to switch on or off. If there is one Fault, the clutch is disengaged so that the vehicle can be operated manually remains manageable. Since the clutch is only used for engaging and disengaging, should it is a positive coupling.

Ein weiteres Servolenkungssystem der eingangs genannten Art mit einer formschlüssigen elektromagnetischen Kupplung zum An- und Abkuppeln des Elektromotors an die Lenkspindel ist aus der DE 37 21 042 A1 bekannt.Another power steering system of the type mentioned with a positive electromagnetic coupling for coupling and uncoupling the Electric motor to the steering spindle is known from DE 37 21 042 A1.

Auch die DE 41 42 580 A1 zeigt ein Servolenkungssystem der eingangs genannten Art, bei dem zur Hilfskrafteinleitung auf die Lenkspindel an dieser zwei Kupplungsbacken angebracht sind, die je nach Drehrichtung des Lenkrads alternativ mit einem ersten und einem zweiten Rad eines von einem Elektromotor angetriebenen, sich gegenläufig drehenden Radpaars in reibschlüssigen Eingriff gebracht werden. Der Anpreßdruck der Kupplungs backen gegen das jeweilige Rad des Räderpaares, genauer gegen einen jeweiligen Innenumfang des betreffenden, als Ringrad ausgebildeten Rads, hängt allein von dem vom Fahrer auf die Lenkspindel ausgeübten Lenkmo ment ab. Um die Größe des Hilfslenkmoments bzw. der Hilfslenkkraft einstellen zu können, ist die Drehzahl des Elektromotors und damit die Drehzahl der Ringräder durch eine Steuereinheit einstellbar.DE 41 42 580 A1 also shows a power steering system at the beginning mentioned type, in the case of auxiliary power to the steering spindle on this two clutch shoes are attached, depending on the direction of rotation of the Steering wheel alternatively with a first and a second wheel one of an electric motor driven, rotating pair of wheels in frictional intervention. The clutch contact pressure bake against the respective wheel of the pair of wheels, more precisely against one respective inner circumference of the wheel in question, designed as a ring wheel, depends solely on the steering torque exerted by the driver on the steering shaft ment. The size of the auxiliary steering torque or the auxiliary steering force To be able to set, is the speed of the electric motor and thus the Speed of the ring wheels adjustable by a control unit.

Ein weiteres elektromotorisches Lenkungssystem ist aus der EP 0 361 726 A2 bekannt. Bei diesem Lenkungssystem ist offenbar keine Kupplung zwischen dem Elektromotor und der mechanischen Verstellanordnung vorgesehen.Another electromotive steering system is known from EP 0 361 726 A2 known. There is apparently no clutch in this steering system between the electric motor and the mechanical adjustment arrangement intended.

Elektromotorische Lenkungssysteme der beschriebenen Art weisen gegenüber hydraulischen Lenkungssystemen und elektrohydraulischen Lenkungssystemen, bei denen die Lenkkraft bzw. Lenkhilfskraft hydraulisch erzeugt wird (im Falle einer elektrohydraulischen Servolenkung mittels einer durch einen Elektromotor angetriebenen hydraulischen Pumpe) wesentliche Vorteile auf, die im genannten Artikel in der Zeitschrift ATZ im einzelnen diskutiert sind. Ein Nachteil des rein elektrischen Systems liegt aber darin, daß jedenfalls solche Elektromotoren, die aufgrund ihrer Auslegung und Kosten für den Einsatz bei Kraftfahrzeuglenkungssystemen in Frage kommen, einen nicht völlig gleichförmigen Drehmoment bzw. Drehzahlver lauf des Elektromotors aufweisen. Hierdurch entstehen sogenannte "Rippel", die sich im Falle eines Servolenkungssystems über Kupplung und Getriebe auf das Lenkrad übertragen und als Lenkungsstöße bzw. Schwingungen der Lenkung vom Fahrer spürbar sind und als äußerst störend empfunden werden.Electromotive steering systems of the type described compared to hydraulic steering systems and electro-hydraulic Steering systems in which the steering force or power steering hydraulic is generated (in the case of electrohydraulic power steering by means of a hydraulic pump driven by an electric motor) essential Advantages on that in the article mentioned in the magazine ATZ in detail are discussed. A disadvantage of the purely electrical system is that that in any case such electric motors, which due to their design and Costs for use in automotive steering systems in question come, a not completely uniform torque or speed run of the electric motor. This creates so-called "ripples" which in the case of a power steering system via clutch and transmission transferred to the steering wheel and as steering shocks or vibrations of the Steering can be felt by the driver and perceived as extremely annoying become.

Bei dem aus der DE 41 42 580 A1 bekannten Lenkungssystem mag dieses Problem aufgrund der reibschlüssigen Übertragung der Hilfslenkkräfte auf die Lenkspindel etwas entschärft sein; da der reibschlüssige Eingriffszustand zwischen den angetriebenen Ringrädern und den Kupplungsbacken aber alleine von der vom Fahrer aufgebrachten Lenkkraft abhängt, muß befürchtet werden, daß jedenfalls im Falle größerer, vom Fahrer aufgebrach ter Lenkmomente noch störend wahrnehmbare Rippel auf die Lenkspindel und damit auf das Lenkrad übertragen werden. Hinzuzufügen ist, daß das aus der DE 41 42 580 A1 bekannte Lenkungssystem mechanisch ver gleichsweise kompliziert aufgebaut ist und dementsprechend vergleichs weise hohe Kosten für den Fahrzeughersteller entstehen. This may be the case with the steering system known from DE 41 42 580 A1 Problem due to the frictional transmission of the auxiliary steering forces the steering spindle should be somewhat disarmed; because the frictional engagement state between the driven ring wheels and the clutch shoes depends solely on the steering force exerted by the driver are feared that at least in the case of larger ones, the driver broke up Steering torques still noticeable perceptible ripples on the steering shaft and thus be transferred to the steering wheel. It should be added that the steering system known from DE 41 42 580 A1 mechanically ver is equally complicated and accordingly comparative wise high costs for the vehicle manufacturer arise.

Ein weiteres Problem beim Stand der Technik gemäß dem genannten Artikel aus der Zeitschrift ATZ und der DE 37 21 042 A1 liegt darin, daß der Elektromotor dann, solange er kein Hilfslenkmoment aufbringen soll, stillsteht und dementsprechend dann, wenn die Abgabe eines Hilfs lenkmoments von ihm gefordert ist, erst beschleunigt werden muß. Dies bringt die Gefahr mit sich, daß der Elektromotor höchstens nur unzureichend ein beispielsweise im Falle eines Lenkungsverrisses bei einem Ausweichma növer spontan benötigtes erhöhtes Lenkhilfsmoment zur Verfügung stellen kann.Another problem with the prior art according to the said article from the magazine ATZ and DE 37 21 042 A1 is that the Electric motor as long as it is not supposed to apply an auxiliary steering torque, stands still and accordingly when the delivery of an aid steering torque is required by him, must first be accelerated. This brings with it the risk that the electric motor is at most insufficient a for example in the event of a steering failure with an alternative measure Provide növer spontaneously required increased power steering torque can.

Demgegenüber ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Lenkungssystem bereitzustellen, bei dem wenigstens ein Teil der genannten Probleme ohne übermäßigen Aufwand zumindest gemildert ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in einer Kraftflußübertragungs strecke zwischen dem Elektromotor einerseits und der Verstellanordnung andererseits wenigstens ein Drehmomentübertrager angeordnet ist, der in wenigstens einem Betriebszustand des Lenkungssystems Kräfte zwischen dem Elektromotor und der Verstellanordnung mit von einer Steuereinheit unabhängig von der Drehzahl des Elektromotors einstellbarem Schlupf oder/und Drehmoment/Drehzahl-Ungleichförmigkeiten des Elektromotors gemäß einer von der Steuereinheit einstellbaren Dämpfung dämpfend überträgt.In contrast, it is an object of the invention to provide a steering system to provide, in which at least some of the problems mentioned without excessive effort is at least mitigated. To solve this task It is proposed according to the invention that in a power transmission distance between the electric motor on the one hand and the adjustment arrangement on the other hand, at least one torque transmitter is arranged, which in forces between at least one operating state of the steering system the electric motor and the adjustment arrangement with a control unit adjustable slip regardless of the speed of the electric motor or / and torque / speed irregularities of the electric motor damping according to a damping adjustable by the control unit transmits.

Bei dem Drehmomentübertrager kann es sich um einen in bezug auf die Dämpfung steuerbaren Drehschwingungsdämpfer handeln. Es wird dabei vor allem an einen magnetorheologischen Dämpfer oder elektrorheologischen Dämpfer gedacht. Besonders bevorzugt ist aber, daß der Drehmomentüber trager eine kraftschlüssige, in bezug auf den Schlupf (Kupplungsschlupf) durch elektrische Ansteuerung steuerbare Kupplung ist. Diese Kupplung kann dann einerseits zum An- und Abkuppeln des Elektromotors von der Verstellanordnung und andererseits zur Dämpfung von Drehmoment/Dreh zahl-Ungleichförmigkeiten des Elektromotors dienen, indem die elektrisch ansteuerbare Kupplung mit definiertem Kupplungsschlupf betrieben wird und so auf die Drehmoment/Drehzahl-Ungleichförmigkeiten des Elektromotors sowie ggf. auch auf sonstige Schwingungen und Stöße im Lenkungssystem, die beispielsweise aufgrund von beim Fahren auftretenden Ein- und Ausfederungsbewegungen der lenkbaren Laufräder oder aufgrund von Fahrbahnunebenheiten auftreten, dämpfend eingewirkt wird. Die mit steuerbarem Kupplungsschlupf betreibbare Kupplung erfüllt insoweit also eine Dämpfungsfunktion.The torque transmitter can be one with respect to the Acting damping controllable torsional vibration damper. It will do so especially a magnetorheological damper or electrorheological Damper thought. However, it is particularly preferred that the torque is above wear a non-positive, in relation to the slip (clutch slip) clutch controllable by electrical control. This clutch can then on the one hand for coupling and uncoupling the electric motor from the Adjustment arrangement and on the other hand for damping torque / rotation Number irregularities of the electric motor serve by the electrical controllable clutch is operated with defined clutch slip and so on the torque / speed irregularities of the electric motor as well as possibly other vibrations and shocks in the steering system, which, for example, due to in and out of driving Rebound movements of the steerable wheels or due to Uneven road surface occur, is dampened. With controllable clutch slip operable clutch fulfills so far a damping function.

Bei der Kupplung handelt es sich vorzugsweise um eine Viskokupplung, eine magnetorheologische Kupplung oder eine elektrorheologische Kupplung. Viskokupplungen lassen sich hinsichtlich ihres Drehmomentübertragungs zustands, insbesondere des Kupplungsschlupfes, auf einfache Weise dadurch steuern, daß ein Arbeitsfluidbereich mehr oder weniger stark mit Fluid befüllt wird. Bei elektro- bzw. magnetorheologischen Kupplungen bestimmt ein einen Scherspalt durchsetzendes elektrisches oder magneti sches Feld die Viskosität eines im Scherspalt aufgenommenen elek trorheologischen oder magnetorheologischen Fluids und damit den Drehmomentübertragungszustand (einkuppeln, auskuppeln, Kupplungs schlupf). Zum technischen Hintergrund wird hierzu auf die US 2,575,360 und EP 0 317 186 B1 sowie einen Aufsatz von G. Reusing, A. Thomä in Phys. Bl. 52 (1996) Nr. 11, Seiten 1140, 1141, verwiesen.The coupling is preferably a viscous coupling, a magnetorheological clutch or an electrorheological clutch. Viscous couplings can be used in terms of their torque transmission condition, especially the clutch slip, in a simple manner control that a working fluid area more or less with Fluid is filled. With electro- or magnetorheological couplings determines an electrical or magneti penetrating a shear gap field the viscosity of an elec trorheological or magnetorheological fluid and thus the Torque transmission state (engage, disengage, clutch slip). For technical background, refer to US 2,575,360 and EP 0 317 186 B1 and an article by G. Reusing, A. Thomä in Phys. Bl. 52 (1996) No. 11, pages 1140, 1141.

In der Kraftflußübertragungsstrecke zwischen dem Elektromotor und der Verstellanordnung kann zusätzlich ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen sein, entweder zwischen dem Elektromotor und dem Drehmomentübertrager oder zwischen dem Drehmomentübertrager und der Verstellanordnung. Beide Varianten haben ihre Vorteile. Ist das Untersetzungsgetriebe zwischen dem Elektromotor und dem Elektromomentübertrager vorgesehen, so sind aufgrund des kleinen, vom Drehmomentübertrager zu übertragenden Drehmoments sehr kleine Durchmesser möglich. Ferner ist eine besonders kompakte Baueinheit in Verbindung mit dem Elektromotor möglich, bei der die Stromzuführung bzw. elektrische Ansteuerung etwa im Falle einer Kupplung beispielsweise durch eine Hohlwelle aus dem Elektromotor erfolgen kann. Die Anordnung zwischen Drehmomentübertrager und Verstellmechanik hat den Vorteil, daß am Drehmomentübertrager relativ niedrige Drehzahlen auftreten. Im Falle einer magnetorheologischen Flüssigkeit besteht deshalb kaum die Gefahr, daß sich die Flüssigkeit durch Zentrifugalwirkung entmischt. Die zu übertragenden Drehmomente sind zwar größer, können aber mit noch vertretbarem Außendurchmesser des Drehmomentübertragers, insbesondere der Kupplung, realisiert werden.In the power transmission path between the electric motor and the Adjustment arrangement can also provide a reduction gear be either between the electric motor and the torque transmitter or between the torque transmitter and the adjustment arrangement. Both variants have their advantages. Is the reduction gear between the electric motor and the electric torque transducer are provided due to the small to be transmitted by the torque transmitter Torque very small diameters possible. Furthermore, one is special compact unit possible in connection with the electric motor, in which the power supply or electrical control in the case of a Coupling, for example, through a hollow shaft from the electric motor can be done. The arrangement between torque transmitter and Adjustment mechanism has the advantage that relative to the torque transmitter low speeds occur. In the case of a magnetorheological Therefore, there is hardly any risk of liquid getting through Centrifugal separation. The torques to be transmitted are Although larger, but can still with an acceptable outside diameter Torque transmitter, especially the clutch, can be realized.

In der Regel wird die Kupplung eine drehbar gelagerte erste Kupplungs baugruppe, insbesondere Läuferanordnung, mit einem ersten Trägheits moment und eine relativ zur ersten Kupplungsbaugruppe drehbar gelagerte, mit der ersten Kupplungsbaugruppe kraftschlüssig kuppelbare zweite Kupplungsbaugruppe, insbesondere Kupplungsgehäuse, mit einem das erste Trägheitsmoment übersteigenden zweiten Trägheitsmoment umfassen. Hierzu wird vorgeschlagen, daß von den beiden Kupplungsbaugruppen die zweite Kupplungsbaugruppe permanent - ggf. über das Untersetzungs getriebe - mit dem Elektromotor in Drehantriebverbindung steht. Dies ist vor allem bei einer durch die Erfindung ermöglichten Betriebsweise des elektromotorischen Lenkungssystems vorteilhaft, nämlich bei einer Betriebsweise, bei der die vom Elektromotor auf die Verstellanordnung auf die lenkbaren Laufräder ausgeübten Lenkkräfte dadurch gesteuert werden, daß bei vorgegebener Motordrehzahl der Drehmomentübertragungszustand der Kupplung, insbesondere deren Schlupf, gesteuert wird. Da die das höhere Trägheitsmoment aufweisende Kupplungsbaugruppe sich mit dem Elektromotor mitdreht, steht zusammen mit dem Trägheitsmoment des Elektromotors selbst ein insgesamt relativ großes Trägheitsmoment als "Energiespeicher" für Rotationsenergie zur Verfügung. Dies ermöglicht es, daß bei einem plötzlichem hohen Lenkunterstützungsbedarf, z. B. einem Lenkungsverriß bei einem Ausweichmanöver, spontan ein sehr hohes Lenkmoment, ggf. Lenkhilfsmoment, bereitgestellt werden kann. As a rule, the clutch becomes a rotatably mounted first clutch assembly, in particular rotor assembly, with a first inertia moment and a rotatably mounted relative to the first clutch assembly, second can be non-positively coupled with the first clutch assembly Coupling assembly, in particular coupling housing, with one the first Include moment of inertia exceeding second moment of inertia. For this purpose, it is proposed that of the two clutch assemblies second clutch assembly permanently - if necessary via the reduction gearbox - is in rotary drive connection with the electric motor. This is before all in a mode of operation made possible by the invention electromotive steering system advantageous, namely in one Operating mode in which the from the electric motor to the adjustment arrangement the steerable wheels are controlled by steering forces that at a given engine speed, the torque transmission state the clutch, especially its slip, is controlled. Because that higher moment of inertia coupling assembly with the Electric motor rotates, stands together with the moment of inertia of the Electric motor itself as an overall relatively large moment of inertia "Energy storage" available for rotational energy. This enables that with a sudden high steering assistance requirement, e.g. B. one Steering jerk in an evasive maneuver, spontaneously a very high one Steering torque, possibly auxiliary steering torque, can be provided.

Gemäß einem möglichen Aufbau der Kupplung weist diese eine den Kupplungsschlupf steuernde, im Inneren der Kupplung angeordnete, elektrisch ansteuerbare Steuereinrichtung auf, im Falle einer magnetorheolo gischen Kupplung umfassend wenigstens eine in eine Kupplungsbaugruppe integrierte elektrische Magnetspulenanordnung. Hierzu wird, wie schon angedeutet wurde, vorgeschlagen, daß die Steuereinrichtung über eine Steuerleitungsanordnung ansteuerbar ist, die wenigstens eine Steuerleitung aufweist, die durch eine als Eingangs- oder Ausgangswelle der Kupplung dienende Hohlwelle geführt ist.According to a possible structure of the clutch, this one has the Clutch slip controlling inside the clutch, electrically controllable control device on, in the case of a magnetorheolo Coupling clutch comprising at least one in a clutch assembly integrated electrical magnetic coil arrangement. For this, as already has been suggested that the control device via a Control line arrangement is controllable, the at least one control line has by an as an input or output shaft of the clutch serving hollow shaft is guided.

Dadurch, daß nach der Erfindung der Drehmomentübertragungszustand des Drehmomentübertragers (einschließlich Schlupf oder/und Dämpfung; im bevorzugten Fall einer Kupplung der Kupplungsschlupf) durch eine Steuereinheit steuerbar ist, ergeben sich viele Möglichkeiten, das Betriebs verhalten der elektromotorischen Lenkung zur Anpassung an Fahrzustände des Fahrzeugs und zur Erzielung gewünschter Lenkungscharakteristika einzustellen. So kann nicht nur der Drehantriebszustand des Elektromotors, sondern auch die Dämpfung bzw. der Schlupf in Abhängigkeit von einem von einem Fahrer des Fahrzeugs auf eine Lenkspindel der Lenkung ausgeübten Lenkmoment; oder/und von dem Lenkwert, insbesondere einer der Lenkspindel von dem Fahrer erteilten, den Lenkwert repräsentierenden Drehstellung; oder/und einer von einem Geschwindigkeitssensor erfaßten Geschwindigkeit des Fahrzeugs; oder/und von einem eingelegten Gang des Fahrzeugs; oder/und von einem Betriebszustand einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs; oder/und von einem momentanen Betriebszustand des Lenkungssystems; oder/und von von einem Schwingungs/Stoßsensor erfaßten, momentan in dem Lenkungssystem auftretenden Schwingungen oder/und Stößen; oder/und von den von einer Lenkstellungssensoranord nung erfaßten momentanen Lenkstellungen der lenkbaren Laufräder einstellt werden. Characterized in that according to the invention, the torque transmission state of the Torque transmitter (including slip and / or damping; in preferred case of a clutch the clutch slip) by a Control unit is controllable, there are many ways of operating behavior of the electromotive steering to adapt to driving conditions of the vehicle and to achieve desired steering characteristics adjust. So not only the rotary drive state of the electric motor, but also the damping or the slip depending on one from a driver of the vehicle to a steering shaft of the steering steering torque exerted; or / and the steering value, in particular one of the steering spindle issued by the driver and representing the steering value Turning position; or / and one detected by a speed sensor Speed of the vehicle; or / and from an engaged gear of the Vehicle; or / and from an operating state of an internal combustion engine of the vehicle; or / and from a current operating state of the Steering system; or / and from a vibration / shock sensor detected vibrations currently occurring in the steering system or / and bumps; or / and from a steering position sensor arrangement voltage detected current steering positions of the steerable wheels become.

In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, daß die Steuereinheit die Dämpfung bzw. den Schlupf derart steuert, daß die Stärke der von dem Schwingungs/Stoßsensor erfaßten Schwingungen oder/und Stößen ein oberes Grenzmaß nicht übersteigt. Hierdurch kann verhindert werden, daß der Fahrer störende, vom Elektromotor herrührende "Rippel" oder andere Stöße oder Schwingungen im Lenkungssystem, die beispielsweise durch Fahrbahnunebenheiten oder Ein- und Ausschwingbewegungen der lenkbaren Laufräder angeregt werden, wahrnimmt und hierdurch gestört wird. Besonders kostengünstig ist es dabei, den Elektromotor selbst als Schwin gungs/Stoßsensor einzusetzen. Eine Erfassung der Lenkungsschwingungen bzw. der Lenkungsstöße kann nämlich über die Auswertung des Stroms erfolgen, den der Elektromotor zieht.In this context, it is particularly preferred that the control unit controls the damping or slip such that the strength of the Vibration / shock sensor detected vibrations and / or shocks not exceed the upper limit. This can prevent the driver disturbing "ripples" or others originating from the electric motor Shocks or vibrations in the steering system caused, for example, by Bumps in the road or swings in and out of the steerable Impellers are stimulated, perceived and thereby disturbed. It is particularly inexpensive to use the electric motor itself as a Schwin to use the impact / shock sensor. A detection of the steering vibrations or the steering shocks can namely through the evaluation of the current done by the electric motor.

Wie schon angedeutet, ermöglicht die Erfindung eine besonders vorteilhafte Auslegung des Lenkungssystems. Durch die Steuerbarkeit des als Kupplung ausgebildeten Drehmomentübertragers ist es nämlich möglich, daß die Steuereinheit die vom Elektromotor über die Verstellanordnung auf die lenkbaren Laufräder ausgeübten Lenkkräfte steuert, indem sie bei vor gegebener Motordrehzahl den Drehmomentübertragungszustand der Kupplung, insbesondere deren Kupplungsschlupf, steuert. Je nach Höhe der benötigten Lenkkräfte wird die Steuereinheit den Kupplungsschlupf erhöhen (für eine Verringerung der Lenkkräfte) bzw. erniedrigen (für eine Erhöhung der Lenkkräfte). Durch die Steuerung der Lenkkräfte mittels der Kupplung kommt es für eine spontane Änderung der Lenkkräfte nicht auf eine spontane Änderung der Motordrehzahl an, die aufgrund des Trägheits moments des Motors nicht oder nur eingeschränkt möglich ist oder zumindest einen entsprechend kraftvollen und damit teureren Motor erfordern würde.As already indicated, the invention enables a particularly advantageous one Design of the steering system. Because of the controllability of the clutch trained torque transmitter, it is namely possible that the Control unit from the electric motor via the adjustment arrangement to the Steerable wheels exerted steering forces by acting at front given engine speed, the torque transmission state of the Clutch, especially their clutch slip, controls. Depending on the amount of required steering forces, the control unit will increase the clutch slip (for a reduction in the steering forces) or decrease (for an increase steering forces). By controlling the steering forces using the clutch a spontaneous change in steering forces does not result in one spontaneous change in engine speed due to inertia moments of the engine is not possible or only possible to a limited extent or at least a correspondingly powerful and therefore more expensive motor would require.

Ist im Hinblick auf die Höhe der Lenkkräfte ein kleinerer Schlupf erforderlich, als im Hinblick auf die Dämpfung von Schwingungen/Stößen durch die schlupfende Kupplung zuträglich erscheint, so kann die Steuereinheit die Motordrehzahl erhöhen. Eine Erhöhung der Motordrehzahl kann also dann erfolgen, wenn der zum Dämpfen der Schwingungen/Stöße erforderliche minimale Kupplungsschlupf bei der momentan gültigen Motordrehzahl eine Übertragung von Lenkkräften in der momentan geforderten Höhe auf die Verstellanordnung nicht zuläßt.If a smaller slip is required with regard to the amount of steering forces, than with regard to the damping of vibrations / shocks by the slipping clutch appears beneficial, the control unit can Increase engine speed. An increase in the engine speed can then take place when necessary to dampen the vibrations / shocks minimum clutch slip at the currently valid engine speed one Transfer of steering forces in the currently required amount to the Adjustment arrangement does not allow.

Die Erfindung kann auch bei einem Lenkungssystem zum Einsatz kommen, bei dem der Elektromotor bei normalem Fahrbetrieb permanent in eine vorgegebene Drehrichtung dreht und über eine erste Kupplung und eine erste Koppelmechanik sowie über eine zweite Kupplung und eine zweite Koppelmechanik mit der Verstellanordnung kuppelbar ist, um Lenkkräfte auf die lenkbaren Laufräder zu übertragen. Bei einem derartigen Lenkungs system setzt die erste Koppelmechanik die vom Elektromotor übertragenen Kräfte in Lenkkräfte um, die auf die lenkbaren Laufräder im Sinne einer Verstellung ihrer Lenkstellungen für ein Lenken nach links wirken, und setzt die zweite Koppelmechanik die vom Elektromotor übertragenen Kräfte in Lenkkräfte um, die auf die lenkbaren Laufräder im Sinne einer Verstellung ihrer Lenkstellungen für ein Lenken nach rechts wirken. Erfindungsgemäß handelt es sich bei den beiden Kupplungen um Kupplungen, deren Drehmomentübertragungszustand/Dämpfungszustand, insbesondere deren Kupplungsschlupf, von einer Steuereinheit einstellbar ist. Die Steuereinheit wird die beiden Kupplungen dann derart ansteuern, daß in einem ersten Betriebszustand nur die erste Kupplung, in einem zweiten Betriebszustand nur die zweite Kupplung und in einem dritten Betriebszustand des Lenkungs systems keine der beiden Kupplungen ein wesentliches Drehmoment überträgt. Die beiden Koppelmechaniken können jeweils eine die Drehbewe gung des Elektromotors in eine Linearbewegung einer Lenkstange umsetzen des Getriebe, ggf. ein Schraubgetriebe, umfassen. Zum Schutz gegen ein Blockieren des Lenkungssystems kann wenigstens eine der beiden Koppelmechaniken eine drehmomentgeschaltete Kupplung, insbesondere Rutschkupplung, oder/und eine drehrichtungs- oder/und kraftflußrichtungs geschaltete Kupplung (Freilauf) umfassen.The invention can also be used in a steering system, in which the electric motor permanently in a normal driving mode predetermined direction of rotation rotates and a first clutch and first coupling mechanism and a second clutch and a second Coupling mechanism with the adjustment arrangement can be coupled to steering forces to transfer the steerable wheels. With such a steering system uses the first coupling mechanism that is transmitted by the electric motor Forces into steering forces acting on the steerable wheels in the sense of a Adjusting their steering positions for steering to the left, and sets the second coupling mechanism in the forces transmitted by the electric motor Steering forces around the steerable wheels in the sense of an adjustment their steering positions for steering to the right. According to the invention the two clutches are clutches whose Torque transmission state / damping state, especially their Clutch slip, adjustable by a control unit. The control unit will then control the two clutches such that in a first Operating state only the first clutch, in a second operating state only the second clutch and in a third operating state of the steering systems, neither of the two clutches has a significant torque transmits. The two coupling mechanisms can each be the rotary movement convert the electric motor into a linear movement of a handlebar of the gear, possibly a screw gear. To protect against a The steering system can be blocked by at least one of the two Coupling mechanisms, a torque-switched clutch, in particular Slip clutch, and / or a direction of rotation and / or power flow direction include switched clutch (freewheel).

Die Erfindung wird im folgenden anhand von mehreren in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is described below with reference to several in the figures shown embodiments explained in more detail.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Servolenkungssystems gemäß einer ersten Variante. Fig. 1 shows a schematic representation of a power steering system according to the invention according to a first variant.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Servolenkungssystems gemäß einer zweiten Ausführungs variante. Fig. 2 shows a schematic representation of a power steering system according to the invention according to a second embodiment variant.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Servolenkungssystems in einer schematischen Darstellung. Fig. 3 shows a further embodiment of a power steering system according to the Invention in a schematic representation.

Fig. 4 zeigt in Fig. 4a eine Seitenansicht auf ein Detail des Lenkungs systems der Fig. 3 und Fig. 4b dient zur Erläuterung einer Abwandlung des Lenkungssystems der Fig. 3. FIG. 4 shows in FIG. 4a a side view of a detail of the steering system of FIG. 3 and FIG. 4b serves to explain a modification of the steering system of FIG. 3.

Fig. 5 zeigt in einer Darstellung entsprechend Fig. 3 das entspre chend Fig. 4b abgewandelte Lenkungssystem in einem Ausschnitt. Fig. 5 shows in a representation corresponding to Fig. 3, the accordingly Fig. 4b modified steering system in a section.

Fig. 6 zeigt eine Motor- und Kupplungseinheit, die bei den Systemen der Fig. 3 und 5 zum Einsatz kommen kann. Fig. 6 shows a motor and clutch unit which can be used in the systems of Figs. 3 and 5.

Fig. 7 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer magnetorheologi schen Kupplung, die bei den Lenkungssystemen der Fig. 1 und 2 eingesetzt werden kann. Fig. 7 shows a first embodiment of a magnetorheological coupling's, which can be used in the steering systems of FIGS. 1 and 2.

Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer magnetorheologi schen Kupplung, die bei den Lenkungssystemen der Fig. 1 und 2 eingesetzt werden kann. Fig. 8 shows a second embodiment of a magnetorheological coupling's, which can be used in the steering systems of FIGS. 1 and 2.

Fig. 9 zeigt eine größtenteils dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 entsprechende erste Ausführungsvariante einer magnetorheo logischen Kupplung, die bei den Lenkungssystemen der Fig. 3 und 5 eingesetzt werden kann, und Fig. 9 shows a largely the embodiment of Fig. 7 corresponding first embodiment of a magnetorheological clutch that can be used in the steering systems of Figs. 3 and 5, and

Fig. 10 zeigt eine größtenteils dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 entsprechende zweite Ausführungsvariante einer magnetorheo logischen Kupplung, die bei den Lenkungssystemen der Fig. 3 und 5 eingesetzt werden kann. Fig. 10 shows a largely the embodiment of FIG. 8 corresponding second embodiment of a magnetorheological clutch that can be used in the steering systems of FIGS. 3 and 5.

Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Lenkungssystemen näher erläutert, wobei bei der Beschreibung für identische oder analoge Komponenten die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, jeweils ergänzt um einen kleinen Buchstaben, beginnend mit "a" in alphabetischer Reihenfolge, zur Kennzeichnung der Ausführungs beispiele. Es werden dabei jeweils nur die Unterschiede zu den vorangehend schon erläuterten Ausführungsbeispielen erläutert; insoweit wird ausdrück lich auf die vorangehende Beschreibung des zuvor schon beschriebenen Ausführungsbeispiels bzw. der zuvor schon beschriebenen Ausführungsbei spiele verwiesen.The following are several exemplary embodiments of the invention Steering systems explained in more detail, the description for identical or analog components the same reference numerals are used, each supplemented by a small letter, starting with "a" in alphabetical order to indicate the execution examples. Only the differences to the previous one are shown already explained exemplary embodiments; to this extent is express Lich on the previous description of the previously described Embodiment or the embodiment already described above games referenced.

Bei dem Lenkungssystem 10a der Fig. 1 handelt es sich um ein Servolen kungssystem, bei dem ein Lenkrad 12a über eine Lenkspindel 14a, Kardangelenke 16a, Verbindungswellen 18a und ein Zahnstangen-Ritzel-Ge triebe 20a mit einer Zahnstange 22a der Lenkung bewegungsverkoppelt ist, die auf übliche Art und Weise, also beispielsweise über Spurstangen, Spurstangenhebel und Achsschenkel, auf lenkbare Laufräder (in der Regel die Vorderräder) eines Fahrzeugs wirkt. Zur Verminderung der vom Fahrer aufzubringenden Lenkkräfte für das Einstellen der gewünschten Lenk stellungen der lenkbaren Laufräder (das kurveninnere Rad wird in der Regel stärker eingeschlagen als das kurvenäußere Rad, um eine seitliche Gleitbewegung der Räder zu vermeiden) stellt das Servolenkungssystem 10a Hilfslenkkräfte bereit. Hierzu ist die Lenkwelle 14a auf bekannte Art und Weise mit einem zwei Lenkwellenabschnitte verbindenden Drehstab ausgebildet, dessen lenkmomentabhängige Verdrehung zur Erfassung des vom Fahrer ausgeübten Lenkmoments ausgewertet wird. In Fig. 1 ist ein entsprechender Drehmomentsensor mit 24a bezeichnet, der ein das vom Fahrer ausgeübte Lenkmoment repräsentierendes Signal einer Steuereinheit 26a zuleitet. Die Steuereinheit 26a steuert einen Elektromotor 28a und eine Kupplung 30a hinsichtlich Drehantriebszustand (Elektromotor 28a) bzw. Einkuppeln/Auskuppeln und Kupplungsschlupf (Kupplung 30a) an. Der Drehantriebszustand des Elektromotors 28a umfaßt Motordrehzahl oder/und das vom Motor aufgebrachte Drehmoment, das über eine Verbindungswelle 32a, die Kupplung 30a und eine weitere Verbindungswelle 34a zu einem Getriebe 36a übertragbar ist, das einerseits die von der Kupplung 30a empfangene Eingangsdrehzahl ins Langsamere übersetzt und andererseits das von der Kupplung 30a empfangene Drehmoment auf die Lenkspindel 14a, beispielsweise mittels eines Schneckengetriebes, als Hilfslenkmoment überträgt.In the steering system 10a of Fig. 1 is a Servolen effect system in which a steering wheel 12 a via a steering shaft 14 a, universal joints 16 a, connection shafts 18 a and a rack-and-pinion-Ge gear 20 a with a rack 22 a the steering is motion-coupled, which acts in the usual way, for example via tie rods, tie rod levers and steering knuckles, on steerable wheels (usually the front wheels) of a vehicle. To reduce the steering forces to be exerted by the driver for setting the desired steering positions of the steerable wheels (the inside wheel is generally turned more strongly than the outside wheel to avoid lateral sliding movement of the wheels), the power steering system 10 a provides auxiliary steering forces. For this purpose, the steering shaft 14 a is formed in a known manner with a torsion bar connecting two steering shaft sections, the torsional moment-dependent rotation of which is evaluated to detect the steering torque exerted by the driver. In Fig. 1, a corresponding torque sensor is designated 24 a, which sends a signal representing the steering torque exerted by the driver to a control unit 26 a. The control unit 26 a controls an electric motor 28 a and a clutch 30 a with respect to the rotary drive state (electric motor 28 a) or clutch / disengage and clutch slip (clutch 30 a). The rotary drive state of the electric motor 28 a includes motor speed and / or the torque applied by the motor, which can be transmitted via a connecting shaft 32 a, the clutch 30 a and a further connecting shaft 34 a to a gear 36 a, which on the one hand the clutch 30 a received input speed translated into slower and on the other hand transmits the torque received by the clutch 30 a to the steering spindle 14 a, for example by means of a worm gear, as an auxiliary steering torque.

In Fig. 1 ist bei den die Steuereinheit 26a mit dem Drehmomentsensor 24a, dem Motor 28a und der Kupplung 30a verbindenden Leitungen jeweils durch einen Pfeil die Signalflußrichtung angedeutet. Beim Elektromotor 28a fällt auf, daß auch eine Leitung mit Signalflußrichtung vom Motor zur Steuereinheit eingezeichnet ist. Hier könnte zum einen ein Positionssignal an die Steuereinheit 26a übertragen werden. Zum anderen soll hierdurch aber angedeutet werden, daß der Elektromotor 28a nach einer bevorzugten Ausführungsvariante als Sensor für Schwingungen/Stöße im Lenkungs system dient. Die Größe der Schwingungen/Stöße im Lenkungssystem läßt sich aus dem vom Elektromotor 28a gezogenen Strom ableiten. Die Steuereinheit 26a steuert dann die Kupplung 30a, beispielsweise eine Viskokupplung, eine elektrorheologische Kupplung oder eine magnetorheolo gische Kupplung, derart hinsichtlich des Kupplungsschlupfes an, daß die Schwingungen und Stöße ein vorgegebenes Grenzmaß nicht übersteigen. Hierbei ist zu beachten, daß die durch schlupfenden Betrieb der Kupplung 30a erzielte Dämpfung von Stößen und Schwingungen auch wirksam ist, Schwingungen oder Stöße aufgrund von Fahrbahneinflüssen oder Ein federungs- und Ausfederungsbewegungen der lenkbaren Laufräder im lenkspindelseitigen Teil des Lenkungssystems zu dämpfen, da der Kupp lungsschlupf gewissermaßen zu einer "Vernichtung" von Schwingungs energie bzw. Stoßenergie führt. Ferner werden durch die Kupplung 30a Drehzahl/Drehmomentunregelmäßigkeiten des Elektromotors 28a, soge nannte "Rippel", gedämpft und zumindest soweit vom lenkspindelseitigen Teil des Lenkungssystems ferngehalten, daß diese "Rippel" über das Lenkrad 12a vom Fahrer nicht mehr als Störung wahrgenommen werden.In Fig. 1 the control unit 26 a with the torque sensor 24 a, the motor 28 a and the coupling 30 a connecting lines each indicated by an arrow, the signal flow direction. In the electric motor 28 a it is noticeable that a line with the signal flow direction from the motor to the control unit is also shown. Here, on the one hand, a position signal could be transmitted to the control unit 26 a. On the other hand, this is to indicate that the electric motor 28 a serves as a sensor for vibrations / shocks in the steering system according to a preferred embodiment. The size of the vibrations / shocks in the steering system can be derived from the current drawn by the electric motor 28 a. The control unit 26 a then controls the clutch 30 a, for example a viscous clutch, an electrorheological clutch or a magnetorheological clutch, such in terms of clutch slip that the vibrations and shocks do not exceed a predetermined limit. It should be noted that the damping of shocks and vibrations achieved by slipping operation of the clutch 30 a is also effective to dampen vibrations or shocks due to road influences or a suspension and rebounding movements of the steerable wheels in the part of the steering system on the steering spindle, since the clutch slippage leads to a "destruction" of vibrational energy or impact energy. Furthermore, through the clutch 30 a speed / torque irregularities of the electric motor 28 a, so-called "ripples", are damped and kept at least as far from the steering-spindle-side part of the steering system that these "ripples" via the steering wheel 12 a are no longer perceived by the driver as a malfunction .

In Fig. 1 sind verschiedene Komponenten und Signalwege gestrichelt angedeutet, die gemäß einer Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 vorgesehen sind. So erfaßt ein Geschwindigkeitssensor 38a die Fahrzeuggeschwindigkeit und überträgt ein entsprechendes Geschwindig keitssignal an die Steuereinheit 26a, so daß diese den Kupplungsschlupf oder/und den Drehantriebszustand des Elektromotors 28a in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit steuern kann. Die Steuerung kann zusätzlich auch aufgrund weiterer, den Fahrzustand des Fahrzeugs charakterisierender Größen erfolgen. Ferner kann ein Lenkstellungssensor 40a vorgesehen sein, der die momentanen Lenkstellungen der lenkbaren Laufräder erfaßt und mittels eines entsprechenden Signals zur Steuereinheit 26a überträgt. Auch die Kupplung 30a kann Signale, etwa über den momentanen Kupplungszustand, beispielsweise momentan übertragenes Drehmoment, an die Steuereinheit 26a übertragen.In Fig. 1, various components and signal paths are indicated by dashed lines, which are provided according to a development of the embodiment of Fig. 1. Thus, a speed sensor 38 a detects the vehicle speed and transmits a corresponding speed signal to the control unit 26 a, so that it can control the clutch slip and / or the rotational drive state of the electric motor 28 a as a function of the vehicle speed. The control can also take place on the basis of further variables that characterize the driving state of the vehicle. Furthermore, a steering position sensor 40 a can be provided, which detects the current steering positions of the steerable wheels and transmits them to the control unit 26 a by means of a corresponding signal. The clutch 30 a can also transmit signals, for example, about the current clutch state, for example momentarily transmitted torque, to the control unit 26 a.

Bei der Anordnung der Kupplung 30a zwischen Elektromotor 28 und Getriebe 36 gemäß Fig. 1 können an der Kupplung beispielsweise die folgenden Verhältnisse auftreten: es wird ein Drehmoment von 2 bis 3 Nm bei einer Drehzahl von 3000 min^-1 übertragen. Aufgrund des kleinen zu übertragenden Drehmoments kann die Kupplung einen vergleichsweise kleinen Durchmesser aufweisen. . In the arrangement of the clutch 30 between a motor 28 and gearbox 36 of Figure 1 for example, the following conditions occur at the coupling: it will transmit torque from 2 to 3 nm at a speed of 3000 min ^-1. Because of the small torque to be transmitted, the coupling can have a comparatively small diameter.

Fig. 2 zeigt ein Lenkungssystem 10b, bei dem die Reihenfolge von Kupplung und Getriebe vertauscht ist. Die Abtriebswelle 35b wirkt über ein keine wesentliche Untersetzungsfunktion aufweisendes Schneckengetriebe 37b direkt auf die Lenkspindel 14b und empfängt an ihrer Eingangswelle die durch das Untersetzungsgetriebe 36b ins Langsamere untersetzte Drehzahl des Elektromotors 28b. Die Kupplung überträgt dann beispielsweise ein Drehmoment von 40 Nm bei einer Drehzahl von 150 min^-1. Im Falle einer magnetorheologischen Kupplung besteht dann kaum noch die Gefahr, daß sich die magnetorheologische Flüssigkeit durch Zentrifugalwirkung entmischt. Fig. 2 shows a steering system 10 b, in which the order of clutch and transmission is interchanged. The output shaft 35 b acts via a worm gear 37 b which has no essential reduction function directly on the steering spindle 14 b and receives on its input shaft the speed of the electric motor 28 b which is reduced by the reduction gear 36 b. The clutch then transmits a torque of 40 Nm at a speed of 150 min ^-1 , for example. In the case of a magnetorheological coupling, there is hardly any risk that the magnetorheological fluid will separate due to centrifugal action.

Grundsätzlich ist es für die beschriebenen Ausführungsbeispiele bevorzugt, daß die Kupplung von einer elektrorheologischen oder magnetorheologi schen Kupplung gebildet ist, da diese Kupplungen inhärent elektrisch ansteuerbar sind und auf eine Änderung der Steuergröße (Magnetfeld erregungsstrom im Falle einer magnetorheologischen Kupplung; elektrische Feldstärke im Falle einer elektrorheologischen Kupplung) instantan reagieren und somit eine Steuerung des Kupplungszustands, insbesondere des Schlupfs, ohne Zeitverzögerung ermöglichen. Es kann sich bei der Kupplung aber auch um eine herkömmliche, elektrisch ansteuerbare Trockenkupplung oder um eine elektrisch ansteuerbare hydrostatische/hydrodynamische Kupplung, etwa eine sogenannte Viskokupplung, handeln. Als Beispiel für eine prinzipiell geeignete Viskokupplung wird auf die EP 0 135 827 A1 verwiesen, bei der die Antriebsdrehzahl, also der Schlupf, mittels eines schrittmotorgesteuerten Ventils erfolgt, das den Füllungsgrad in einer Arbeitskammer für das Fluid steuert. Das Ausführungsbeispiel der EP 0 135 827 A1 bezieht sich auf eine sogenannte Lüfterkupplung; eine Anpassung der technischen Lehre der EP 0 135 827 A1 an die Erfordernisse für den Einsatz im Lenkungssystem der Fig. 1 bzw. Fig. 2 sollte aber keine großen Probleme bereiten.In principle, it is preferred for the exemplary embodiments described that the coupling is formed by an electrorheological or magnetorheological coupling, since these couplings are inherently electrically controllable and on a change in the control variable (magnetic field excitation current in the case of a magnetorheological coupling; electrical field strength in the case of an electrorheological coupling) Clutch) react instantaneously and thus enable control of the clutch state, in particular the slip, without a time delay. However, the clutch can also be a conventional, electrically controllable dry clutch or an electrically controllable hydrostatic / hydrodynamic clutch, for example a so-called viscous clutch. As an example of a viscous coupling which is suitable in principle, reference is made to EP 0 135 827 A1, in which the drive speed, that is to say the slip, takes place by means of a stepper motor-controlled valve which controls the degree of filling in a working chamber for the fluid. The embodiment of EP 0 135 827 A1 relates to a so-called fan clutch; an adaptation of the technical teaching of EP 0 135 827 A1 to the requirements for use in the steering system of FIG. 1 or FIG. 2 should not pose any major problems.

Zu erwähnen ist noch, daß wenn hier vorliegend von "Steuern" bzw. "Ansteuern" die Rede ist, dies nicht ausschließen soll, daß tatsächlich eine Regelung der betreffenden Größe, beispielsweise der Elektromotordrehzahl und des Kupplungsschlupfes, erfolgt. It should also be mentioned that if "taxes" or "Control" is mentioned, this should not rule out that actually Regulation of the relevant size, for example the electric motor speed and the clutch slip.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 gezeigt. Während bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 der Elektromotor 28a je nach Lenkrichtung in die eine und die andere Drehrichtung drehen muß, ist beim Lenkungssystem 10c der Fig. 3 ein Elektromotor 28c vorgesehen, der permanent in nur einer Drehrichtung dreht, und zwar auch dann, wenn momentan gar keine Lenkhilfskraft aufgebracht werden soll. Der Elek tromotor 28c steht über eine erste Verbindungswelle 42c und eine zweite Verbindungswelle 44c mit einer motorseitigen Baugruppe der ersten Kupplung 46c bzw. der zweiten Kupplung 48c in Drehantriebsverbindung. Eine weitere Kupplungsbaugruppe der jeweiligen Kupplung, die mit der motorseitigen Kupplungsbaugruppe mit steuerbarem Schlupf für gemein same Drehung kuppelbar und von dieser entkuppelbar ist, trägt einen Zahnkranz 50c bzw. 52c, der mit einem Zahnrad 54c bzw. 56c kämmt. Das Zahnrad 54c bzw. 56c weist eine Bohrung mit Innengewinde auf, die mit einem zugeordneten, ein Außengewinde aufweisenden, mit der Zahnstange 22c einteiligen Lenkstangenabschnitt 58c bzw. 60c in Schraubeingriff steht. Die Außengewindeabschnitte 58c und 60c weisen entgegengesetzte Gewinderichtungen auf, so daß eine Drehung des einen Zahnrads 54c einerseits und des anderen Zahnrads 56c andererseits, die in Längsrichtung der Zahnstange 22c festgehalten sind, entsprechend der dem jeweiligen Zahnrad vom Elektromotor 28c über die Kupplung 46c bzw. 48c und den Zahnkranz 50c bzw. 52c erteilte Drehung (jeweils mit gleichem Umlaufsinn) die Zahnstange 22c in entgegengesetzte Richtungen verschiebt. Je nachdem, für welche Lenkrichtung eine entsprechend gerichtete Lenkhilfs kraft erzeugt werden soll, wird nur die Kupplung 46c oder nur die Kupplung 48c mit der Höhe der benötigten Lenkhilfskraft entsprechendem Schlupf eingekuppelt, während die jeweils andere Kupplung vollständig ausgekuppelt ist. Zum besseren Verständnis des Aufbaus des Servolenkungssystems 10c der Fig. 3 wird auf Fig. 4a verwiesen, die eine Ansicht auf die erste Kupplung 46c mit Zahnkranz 50c, die Zahnstange 22c und das Zahnrad 54c entsprechend Sichtrichtung IV in Fig. 3 zeigt. Another embodiment is shown in FIG. 3. While in the one and the other direction of rotation has to turn in the embodiments of FIGS. 1 and 2, the electric motor 28 a depending on the steering direction at the steering system 10 is an electric motor c in FIG. 3 provided 28 c, which rotates constantly in only one direction of rotation, even if no power steering assistant is currently to be applied. The electric motor 28 c is connected via a first connecting shaft 42 c and a second connecting shaft 44 c to a motor-side assembly of the first clutch 46 c and the second clutch 48 c in rotary drive connection. Another clutch assembly of the respective clutch, which can be coupled with the motor-side clutch assembly with controllable slip for common rotation and can be uncoupled from it, carries a ring gear 50 c or 52 c, which meshes with a gear 54 c or 56 c. The gear 54 c or 56 c has a bore with an internal thread, which is in screw engagement with an associated, external thread, with the rack 22 c one-piece handlebar section 58 c or 60 c. The external thread sections 58 c and 60 c have opposite thread directions, so that a rotation of one gear 54 c on the one hand and the other gear 56 c on the other hand, which are held in the longitudinal direction of the rack 22 c, corresponding to that of the respective gear from the electric motor 28 c the coupling 46 c or 48 c and the ring gear 50 c or 52 c rotation (each with the same sense of rotation) shifts the rack 22 c in opposite directions. Depending on the steering direction for which a corresponding steering assist force is to be generated, only the clutch 46 c or only the clutch 48 c is coupled with the amount of the required steering assist force corresponding slip, while the other clutch is completely disengaged. For a better understanding of the structure of the power steering system 10 c of FIG. 3, reference is made to FIG. 4 a, which shows a view of the first clutch 46 c with ring gear 50 c, the rack 22 c and the gear wheel 54 c corresponding to the direction of view IV in FIG. 3 shows.

Fig. 4b zeigt eine Abwandlung von Fig. 4a, bei der zwischen dem der Kupplung 46c' zugeordneten Zahnkranz 50c' und dem mit dem Gewinde abschnitt 58c' der Zahnstange in Eingriff stehenden Zahnrad 54c' ein weiteres Zahnrad 55c' angeordnet ist, das eine Drehrichtungsumkehr hervorruft. Wie in Fig. 5 gezeigt, kann mit einer derartigen Drehrichtungs umkehr (hier allerdings mit einem zusätzlichen Zahnrad 57d zwischen dem Zahnrad 56d und dem der zweiten Kupplung 43d zugeordneten Zahnkranz 52d) die Zahnstange 22d mit einem einheitlichen Gewindeabschnitt 58d mit nur einer Gewinderichtung ausgebildet sein. Fig. 4b shows a modification of Fig. 4a, in which a further gear 55 c 'is arranged between the gear ring 50 c' assigned to the coupling 46 c 'and the gear 54 c' with the threaded portion 58 c 'of the rack is, which causes a reversal of the direction of rotation. As shown in Fig. 5, with such a direction of rotation reversal (here, however, with an additional gear 57 d between the gear 56 d and the ring gear 52 d associated with the second clutch 43 d), the rack 22 d with a uniform threaded portion 58 d be formed only one thread direction.

Auch bei den Lenkungssystemen 10c und 10d der Fig. 3 und 5 dienen die Kupplungen 46c und 48c bzw. 46d und 48d dazu, Drehzahl- bzw. Drehmomentunregelmäßigkeiten des Elektromotors 28c bzw. 28d von dem übrigen Lenkungssystem so weit fernzuhalten, daß der Fahrer über das Lenkrad keine Störungen wahrnimmt. Ferner kann der Elektromotor 28c bzw. 38d wie der Elektromotor der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 2 als "Sensor" zum Erfassen von Schwingungen und Stößen im Lenkungs system eingesetzt werden; dies allerdings nur dann, wenn eine der beiden Kupplungen zur Übertragung einer Lenkhilfskraft eingekuppelt ist.Also in the steering systems 10 c and 10 d of FIGS. 3 and 5, the clutches 46 c and 48 c or 46 d and 48 d serve to speed and torque irregularities of the electric motor 28 c and 28 d from the rest of the steering system to keep far away that the driver perceives no interference via the steering wheel. Furthermore, the electric motor 28 c and 38 d as the electric motor of the embodiments of Figures 1 and 2 can be used as a "sensor" for detecting vibrations and shocks in the steering system; however, this only applies if one of the two clutches is engaged to transmit a power steering assistant.

Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß der Elektromotor und die beiden Kupplungen sehr kompakt zu einer Motor- und Kupplungseinheit integriert werden können, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Elektromotor 28e und die beiden Kupplungen 46e und 48e sind hier zu einer im wesentlichen kreiszylindrischen Anordnung integriert, die die beiden Zahnkränze 50e und 52e trägt.It should also be pointed out that the electric motor and the two clutches can be integrated very compactly into one motor and clutch unit, as shown in FIG. 6. Electric motor 28 e and the two clutches 46 e and 48 e are integrated here into an essentially circular-cylindrical arrangement which carries the two ring gears 50 e and 52 e.

Verschiedene magnetorheologische Kupplungen, die bei den beschriebenen Lenkungssystemen eingesetzt werden können, sind in den Fig. 7 bis 10 gezeigt. Fig. 7 zeigt eine magnetorheologische Kupplung 70f mit einem Kupplungsgehäuse 72f und einem in einer durch einen O-Ring 79f abgedichteten Kammer 74f des Gehäuses 72f mittels einer Drehwelle 66f und einem Kugellager 78f drehbar gelagertem Läufer 80f. Das Kupplungs gehäuse 72f ist mit einer weiteren Drehwelle 82f drehfest verbunden, wobei eine der beiden Drehwellen 76f und 82f als Kupplungseingangswelle und die andere der beiden Drehwellen als Kupplungsausgangswelle dient. Radial außerhalb des Läufers 80f ist eine Magnetspulenanordnung 84f innerhalb der Kammer 74f angebracht. Der Zwischenraum zwischen Läufer 80f und Innenoberfläche der Kammer 74f und einer die Magnetspulenanordnung 84f vom Rest der Kammer 48f abschirmenden Zwischenwand ist mit magne torheologischer Flüssigkeit gefüllt. Die Magnetspulenanordnung wird über eine Schleiferkontaktanordnung 86 am Kupplungsgehäuse 72f mit Strom versorgt, wenn zur Beeinflussung der Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit ein Magnetfeld erzeugt werden soll.Various magnetorheological clutches that can be used in the described steering systems are shown in FIGS. 7 to 10. Fig. 7 shows a magnetorheological clutch 70 f with a coupling housing 72 f and in a sealed by an O-ring 79 for chamber 74 f of the housing 72 f by means of a rotary shaft 66 f and a ball bearing 78 for a rotatably mounted rotor 80 f. The clutch housing 72 f is rotatably connected to another rotary shaft 82 f, one of the two rotary shafts 76 f and 82 f serving as the clutch input shaft and the other of the two rotary shafts as the clutch output shaft. A magnetic coil arrangement 84 f is mounted radially outside of the rotor 80 f within the chamber 74 f. The space between the rotor 80 f and the inner surface of the chamber 74 f and an intermediate wall shielding the magnet coil arrangement 84 f from the rest of the chamber 48 f is filled with magnetic torheological fluid. The magnet coil arrangement is supplied with current via a wiper contact arrangement 86 on the clutch housing 72 f if a magnetic field is to be generated to influence the viscosity of the magnetorheological fluid.

Die magnetorheologische Kupplung 70g der Fig. 8 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 7 dadurch, daß die Magnetspulenanordnung 84g in den Läufer 80g integriert ist. Dies ermöglicht es, daß eine einfache Stromversorgung der Magnetspulenanordnung durch die als Hohlwelle ausgebildete Drehwelle 76g erfolgt, was insbesondere dann zweckmäßig ist, wenn die Drehwelle 56g als elektromotorseitige Eingangswelle dient und somit die Verbindungsleitungen im Motor kontaktiert werden können. Die Stromversorgung von Elektromotor und Kupplung kann dann durch einen zentralen Stecker am Elektromotor erfolgen. Es bietet sich in einem solchen Fall an, den Elektromotor und die Kupplung als Motor- und Kupplungseinheit zu integrieren.The magnetorheological clutch 70 g of FIG. 8 differs from the embodiment of FIG. 7 in that the magnet coil arrangement 84 g is integrated in the rotor 80 g. This enables a simple power supply for the magnet coil arrangement to be provided by the rotary shaft 76 g, which is designed as a hollow shaft, which is particularly expedient when the rotary shaft 56 g serves as an input shaft on the motor side and the connecting lines in the motor can thus be contacted. The power supply to the electric motor and clutch can then take place through a central plug on the electric motor. In such a case, it makes sense to integrate the electric motor and the clutch as a motor and clutch unit.

Die Ausführungsbeispiele der Fig. 9 und 10 entsprechen den Ausführungs beispielen der Fig. 7 und 8, wobei allerdings anstelle der gehäusefesten Drehwelle 82f bzw. 82g ein am Gehäuse angebrachter Zahnkranz 50h bzw. 50j vorgesehen ist. Die Kupplungen 70h und 70j sind dementsprechend besonders für die Ausführungsbeispiele der Fig. 3 und 5 geeignet. The exemplary embodiments of FIGS. 9 and 10 correspond to the exemplary embodiments of FIGS . 7 and 8, but instead of the rotary shaft 82 f or 82 g fixed to the housing, a gear rim 50 h or 50 j is provided on the housing. The couplings 70 h and 70 j are accordingly particularly suitable for the exemplary embodiments in FIGS. 3 and 5.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein elektromotorisches Lenkungs system, insbesondere Servolenkungssystem, für ein Kraftfahrzeug, das erfindungsgemäß in einer Kraftflußübertragungsstrecke zwischen einem Elektromotor und einer mechanischen Verstellanordnung für lenkbare Laufräder einen Drehmomentübertrager mit von einer Steuereinheit einstellbarem Drehmomentübertragungszustand/Dämpfungszustand aufweist, insbesondere mit von der Steuereinheit unabhängig von der Drehzahl des Elektromotors einstellbarem Schlupf oder/und mit einer von der Steuereinheit einstellbarer Dämpfung.In summary, the invention relates to an electromotive steering system system, in particular power steering system, for a motor vehicle, the According to the invention in a power transmission path between one Electric motor and a mechanical adjustment arrangement for steerable Impellers with a torque transmitter from a control unit adjustable torque transmission state / damping state has, in particular with the control unit independently of the Speed of the electric motor adjustable slip and / or with one of the Control unit adjustable damping.

Claims

1. Electromotive steering system, in particular power steering system ( 10 ), for a motor vehicle, comprising:

- a steering value transmitter unit ( 12 ) for giving a steering value relating to steering positions of steerable wheels of the motor vehicle;
- A mechanical adjustment arrangement ( 22 ) coupled to the steerable wheels for adjusting the steering positions of the steerable wheels according to the steering value;
- At least one electric motor ( 28 ) coupled or couplable with the adjustment arrangement ( 22 ) for generating steering forces, in particular steering assistants, acting on the steerable wheels via the adjustment arrangement ( 22 );
wherein the steering value transmitter unit preferably has a steering wheel ( 12 ) which is used for manually specifying the steering value and which is mechanically coupled or can be coupled to the adjusting arrangement ( 22 ); and
wherein in a power flow transmission path between the elec tromotor ( 28 ) on the one hand and the adjusting arrangement ( 22 ) on the other hand, at least one torque transmitter ( 30 a; 30 b; 46 c, 48 c; 46 d, 48 d) is arranged, which in at least one operating state Steering system forces between the electric motor ( 28 ) and the adjusting arrangement ( 22 ) with a control unit ( 26 ) regardless of the speed of the electric motor ( 28 ) adjustable slip and / or torque / speed non-uniformities of the electric motor ( 28 ) according to one of the Control unit ( 26 ) transmits adjustable damping damping.

2. Electromotive steering system according to claim 1, characterized characterized in that the torque transmitter with respect to the Damping controllable torsional vibration damper, in particular magnetorheological dampers or electrorheological dampers, is.

3. Electromotive steering system according to claim 1, characterized in that the torque transmitter is a non-positive, with respect to the slip (clutch slip) controllable by electrical control clutch ( 30 a; 30 b; 46 c, 48 c; 46 d, 48 d) , preferably a viscous coupling, a magnetorheological coupling ( 70 f; 70 g; 70 h; 70 j) or an electrorheological coupling.

4. Electromotive steering system according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the power flow transmission path between the electric motor ( 28 ) and the adjusting arrangement ( 22 ), a reduction gear ( 36 a; 36 b; 50 c, 54 c, 58 c or 52 c, 56 c, 60 c; 50 d, 54 d, 58 d and 52 d, 57 d, 56 d, 58 d) is provided.

5. Electromotive steering system according to claim 4, characterized in that the reduction gear ( 36 b) between the electric motor ( 26 b) and the torque transmitter ( 30 b) is seen before.

6. Electromotive steering system according to claim 4, characterized in that the reduction gear ( 36 a; 50 c, 54 c, 58 c or 52 c, 56 c, 60 c; 50 d, 54 d, 58 d or 52 d, 57 d, 56 d, 58 d) between the torque transmitter ( 30 a; 46 c or 48 c; 46 d or 48 d) and the adjustment arrangement ( 22 a; 22 c; 22 d) is provided.

7. Electromotive steering system according to one of the preceding claims, in any case according to claim 3, characterized in that the clutch ( 70 ) is a rotatably mounted first clutch assembly, in particular rotor assembly ( 80 ), with a first moment of inertia and a rotatably mounted relative to the first clutch assembly, with the first clutch assembly non-positively connectable second clutch assembly, in particular clutch housing ( 72 ), with a second moment of inertia exceeding the first moment of inertia, with the two clutch assemblies preferably the second clutch assembly permanently - possibly via the reduction gear - with the electric motor in rotary drive connection .

8. Electromotive steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the clutch ( 70 ) has a clutch slip controlling, arranged inside the clutch, electrically controllable control device ( 84 ), in the case of a magnetorheological clutch comprising at least one integrated in a clutch assembly Electric Magnetspulenanord voltage ( 84 ), the control device being controllable via a control line arrangement which has at least one control line which is guided through a hollow shaft ( 78 g; 78 j) serving as an input or output shaft of the clutch.

9. Electromotive steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 26 ) the damping or the slip, in particular clutch slip, and / or the rotational drive state of the electric motor ( 28 ) as a function of

- A steering torque exerted by a driver of the vehicle on a steering spindle ( 14 ) of the steering; or and
- The steering value, in particular one of the steering spindle ( 14 ) issued by the driver, representing the steering value rotational position; or and
- a speed of the vehicle detected by a speed sensor ( 38 ); or and
- an engaged gear of the vehicle; or and
- An operating state of an internal combustion engine of the vehicle; or and
- a current operating state of the steering system; or and
- From a vibration / shock sensor ( 28 ) detected, currently occurring in the steering system vibrations and / or shocks; or and
- Sets the instantaneous steering positions of the steerable wheels detected by a steering position sensor arrangement ( 40 ).

10. Electromotive steering system according to claim 9, characterized in that the control unit ( 26 ) controls the damping or the slip such that the strength of the vibration / shock sensor ( 28 ) detected vibrations and / or shocks does not exceed an upper limit.

11. Electromotive steering system according to claim 9 or 10, characterized in that the electric motor ( 28 ) serves as a vibration / shock sensor ( 28 ).

12. Electromotive steering system according to one of claims 9 to 11, characterized in that the control unit ( 28 ) controls the steering forces exerted by the electric motor ( 28 ) via the adjusting arrangement on the steerable wheels by the torque transmission state of the clutch ( 30 a ; 30 b; 46 c, 48 c; 46 d, 48 d), especially their clutch slip, controls.

13. Electromotive steering system according to claim 10 and 12, characterized in that the control unit ( 28 ) increases the engine speed when the minimum clutch slip required for damping the vibrations and / or shocks at the currently valid engine speed a transmission of steering forces in the currently required Height on the adjustment arrangement ( 22 ) does not allow.

14. Electromotive steering system according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor ( 28 c; 28 d) rotates permanently in a predetermined direction of rotation during normal driving operation and via a first clutch ( 46 c; 46 d) and a first coupling mechanism ( 50 c, 54 c, 58 c; 50 d, 54 d, 58 d) as well as via a second clutch ( 48 c; 48 d) and a second coupling mechanism ( 52 c, 56 c, 60 c; 52 d, 57 d, 56 d, 58 d) can be coupled to the adjusting arrangement ( 22 c) for transmitting steering forces to the steerable wheels, the first coupling mechanism converting the forces transmitted by the electric motor into steering forces which are applied to the steerable wheels in the sense of adjusting their steering positions for steering act to the left, and the second coupling mechanism converts the forces transmitted by the electric motor into steering forces that act on the steerable wheels in the sense of adjusting their steering positions for steering to the right.

15. Electromotive steering system according to claim 14, characterized in that the control unit controls the two clutches ( 46 c, 48 c; 46 d, 48 d) such that in a first operating state only the first clutch ( 46 c; 46 d), in a second operating state only the second clutch ( 48 c; 48 d) and in a third operating state of the steering system ( 10 c; 10 d) none of the two couplings transmits a substantial torque.

16. Electromotive steering system according to claim 14 or 1 5, characterized in that the two coupling mechanisms each have a rotary motion of the electric motor in a linear movement of a handlebar converting gear ( 54 c, 58 c or 56 c, 60 c; 54 d, 58 d or 56 d, 58 d), screw gear if desired.

17. Electromotive steering system according to one of claims 14 to 16, characterized in that of the two coupling mechanisms at least one torque-switched clutch, in particular slip clutch, and / or a direction of rotation or / and Power flow direction clutch (freewheel) includes.