DE102017116254A1

DE102017116254A1 - steering actuator

Info

Publication number: DE102017116254A1
Application number: DE102017116254.2A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Wübbolt-Gorbatenko
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Ein Lenkaktuator für ein Kraftfahrzeug umfasst eine mittels eines Lenkgetriebes (4) in einem Gehäuse (2) verschiebbare Zahnstange (3), die eine gemeinsame Komponente zweier gegenläufig arbeitender Spindeltriebe (14,15) ist, welche jeweils ein weiteres, relativ zum Gehäuse verdrehgesichert verschiebbares, zur Kopplung mit einem Fahrzeugrad vorgesehenes Spindeltriebsteil (16,17) umfassen, sowie einen zum ausschließlich rotatorischen Antrieb der Zahnstange (3) vorgesehenen Motor (9), insbesondere Elektromotor.

A Lenkaktuator for a motor vehicle comprises a means of a steering gear (4) in a housing (2) displaceable rack (3), which is a common component of two counter-rotating spindle drives (14,15), each another, relative to the housing against rotation displaceable , For the coupling with a vehicle wheel provided spindle drive part (16,17) include, as well as an exclusively rotary drive of the rack (3) provided for motor (9), in particular electric motor.

Description

Die Erfindung betrifft einen für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeigneten Lenkaktuator. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a suitable for use in a motor vehicle steering actuator. Furthermore, the invention relates to a method for operating a steering of a motor vehicle.

Aus der DE 10 2012 024 331 A1 ist eine elektromechanische Lenkung mit einem Kugelgewindetrieb bekannt. Der Kugelgewindetrieb umfasst eine mit Hilfe eines Elektromotors antreibbare Kugelumlaufmutter und eine mit dieser in der Verbindung stehende Gewindetriebstange. Durch die Kugelumlaufmutter ist ein Kugelmittenkreisprofil beschrieben, welches an eine Biegelinie der Gewindetriebstange angepasst ist. Hierdurch sollen sowohl plastische Verformungen der Gewindetriebstange als auch ungleichmäßig hohe Belastungen von Komponenten des Kugelgewindetriebs vermeidbar sein. Bei Ausfall des zur Betätigung des Kugelgewindetriebs vorgesehenen Elektromotors ist die elektromechanische Lenkung ohne Servounterstützung über ein herkömmliches Lenkgetriebe betätigbar. Hierbei greift ein Lenkritzel in eine Verzahnung ein, welche auf einem Abschnitt der Gewindetriebstange ausgebildet ist.From the DE 10 2012 024 331 A1 is an electromechanical steering with a ball screw known. The ball screw comprises a driven by means of an electric motor ball nut and standing with this in the connection threaded rod. By the ball nut a Kugelmittenkreisprofil is described, which is adapted to a bending line of the threaded rod. As a result, both plastic deformations of the threaded rod and uneven high loads of components of the ball screw should be avoided. In case of failure of the provided for actuating the ball screw electric motor, the electromechanical steering without servo assistance via a conventional steering gear can be actuated. Here, a steering pinion engages in a toothing, which is formed on a portion of the threaded rod.

Aus der DE 10 2009 033 430 A1 ist ein Lenkaktuator bekannt, welcher ein Lenkgehäuse umfasst, in dem eine Antriebsspindel angeordnet ist. Mit der Antriebsspindel ist ein Elektromotor antriebswirksam verbunden, wobei die Antriebsspindel ein Bewegungsgewinde zum Umsetzen einer vom Elektromotor erzeugten Rotationsbewegung in eine Translationsbewegung der Antriebsspindel aufweist. Das Bewegungsgewinde wirkt mit einem gehäusefesten Gegengewinde zusammen. Zur Drehentkopplung sind an den Enden der Antriebsspindel gleit- oder wälzgelagerte Kugelgelenke angeordnet, welche lineare Bewegungskomponenten auf translatorisch bewegbare Teile wie Spurstangen übertragen.From the DE 10 2009 033 430 A1 a steering actuator is known which comprises a steering housing in which a drive spindle is arranged. An electric motor is drivingly connected to the drive spindle, wherein the drive spindle has a movement thread for converting a rotational movement generated by the electric motor into a translational movement of the drive spindle. The motion thread cooperates with a housing-fixed mating thread. For rotational decoupling, sliding or roller-mounted ball joints are arranged at the ends of the drive spindle and transmit linear movement components to translationally movable parts such as tie rods.

Verschiedene, jeweils für Fahrzeuglenkungen geeignete Kugelgewindetriebe sind in den Dokumenten DE 10 2014 204 562 B4 , DE 10 2015 214 859 A1 und EP 1 779 003 B1 offenbart. In allen Fällen sind Vorrichtungen zur Kugelrückführung innerhalb des jeweiligen Kugelgewindetriebs vorhanden.Various, suitable for vehicle steering ball screws are in the documents DE 10 2014 204 562 B4 . DE 10 2015 214 859 A1 and EP 1 779 003 B1 disclosed. In all cases ball return devices are provided within the respective ball screw.

Lenkaktuatoren sind nicht auf den Einsatz an der Vorderachse eines Fahrzeugs beschränkt. Beispielsweise ist aus der DE 10 2013 203 188 A1 ist eine Lenkaktuator-Anordnung bekannt, welche zwischen den Hinterrädern eines zweispurigen Fahrzeugs zum Einsatz kommt.Steering actuators are not limited to use on the front axle of a vehicle. For example, is from the DE 10 2013 203 188 A1 a steering actuator assembly is known, which is used between the rear wheels of a two-lane vehicle used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten eines Lenkaktuators gegenüber dem genannten Stand der Technik zu erweitern, wobei ein gegensinniges Einlenken eines Rades auf der linken Fahrzeugseite und eines Rades auf der rechten Fahrzeugseite möglich sein soll.The invention has for its object to expand the capabilities of a steering actuator relative to the cited prior art, with an opposing turning a wheel on the left side of the vehicle and a wheel on the right side of the vehicle should be possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Lenkaktuator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb einer Lenkung eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 8. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Betriebsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt den Lenkaktuator, und umgekehrt.This object is achieved by a Lenkaktuator with the features of claim 1 and by a method for operating a steering of a motor vehicle according to claim 8. In the following explained in connection with the operating method embodiments and advantages of the invention apply mutatis mutandis to the device, that is the steering actuator, and vice versa.

Der Lenkaktuator umfasst ein Gehäuse, in welchem eine Zahnstange mittels eines Lenkgetriebes verschiebbar ist. Die Zahnstange stellt eine gemeinsame Komponente zweier gegenläufig arbeitender Spindeltriebe dar. Als Spindeltrieb können beispielsweise einfache Bewegungsgewinde, Wälzgewindetriebe, insbesondere Kugelgewindetriebe, oder Planetenwälzgetriebe verwendet werden.The steering actuator comprises a housing in which a rack is displaceable by means of a steering gear. The rack is a common component of two counter-rotating spindle drives. As a spindle drive, for example, simple movement thread, Wälzgewindetriebe, in particular ball screws, or Planetenwälzgetriebe can be used.

Zusätzlich zur Zahnstange umfasst jeder Spindeltrieb jeweils ein weiteres, relativ zum Gehäuse verdrehgesichert verschiebbares, zur Kopplung mit einem Fahrzeugrad vorgesehenes Spindeltriebsteil. Bei diesen Spindeltriebsteilen handelt es sich um durch die Spindeltriebe gegensinnig zueinander verschiebbare Teile. Unter einer gegenläufigen Arbeitsweise der Spindeltriebe wird ein Betriebsmodus verstanden, durch den eine Rotation eines drehbaren Teils, im vorliegenden Fall der Zahnstange, in eine axiale Bewegung des ersten der beiden Spindeltriebsteile in eine erste Richtung und in eine axiale Bewegung des zweiten der genannte Spindeltriebsteile in die entgegengesetzte Richtung umgesetzt wird. Die gegenläufig arbeitenden Spindeltriebe sind somit wahlweise nutzbar, um die beiden Spindeltriebsteile in deren gemeinsamer Längsrichtung entweder aufeinander zu oder voneinander weg zu bewegen.In addition to the rack, each spindle drive in each case comprises a further, relative to the housing non-rotatably displaceable, provided for coupling with a vehicle spindle drive member. These spindle drive parts are parts which can be displaced in opposite directions by the spindle drives. Under an opposite operation of the spindle drives is an operating mode understood by the rotation of a rotatable member, in the present case the rack, in an axial movement of the first of the two spindle drive parts in a first direction and in an axial movement of the second of said spindle drive parts in the opposite direction is implemented. The counter-rotating spindle drives are thus selectively available to move the two spindle drive parts in their common longitudinal direction either towards or away from each other.

Zum ausschließlich rotatorischen Antrieb der Zahnstange ist ein dem Lenkaktuator zuzurechnender Motor vorgesehen. Bei diesem Motor handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor. Alternativ kann auch ein Hydraulikmotor zum Einsatz kommen. In jedem Fall ist der Motor ausschließlich dazu vorgesehen, die beiden Spindeltriebteile in einander entgegengesetzten Richtungen zu verschieben, was einem gegensinnigen Einschlagen eines linken und eines rechten Fahrzeugrades entspricht. Dies bedeutet, dass sich bei diesem Motor nicht um einen Servomotor handelt, der im Sinne einer herkömmlichen Lenkhilfe nutzbar wäre.For exclusively rotational drive of the rack, a steering actuator is attributed to the engine provided. This engine is preferably an electric motor. Alternatively, a hydraulic motor can be used. In any case, the motor is exclusively intended to move the two spindle drive parts in opposite directions, which corresponds to an opposite turning of a left and a right vehicle wheel. This means that this engine is not a servomotor, which would be useful in the sense of a conventional power steering.

Eine Servounterstützung für herkömmliche Lenkbewegungen, das heißt Lenkbewegungen auf der linken und auf der rechten Fahrzeugseite in die gleiche Richtung, ist kein notwendiger Bestandteil des Lenkaktuators. Sofern eine herkömmliche Servounterstützung gewünscht ist, ist diese beispielsweise an der Lenksäule angeordnet, so dass sie über das Lenkgetriebe auf die Zahnstange wirkt.Servo assistance for conventional steering movements, that is steering movements on the left and right side of the vehicle in the same direction, is not a necessary component of the steering actuator. If a conventional power assistance is desired, this is for example arranged on the steering column, so that it acts on the rack via the steering gear.

Der Lenkaktuator ist besonders zur Verwendung in Fahrzeugen geeignet, deren lenkbare Räder einen asymmetrischen Schwenkbereich haben. Dies bedeutet, dass der maximale Einschlagwinkel eines Rades bei Lenkung nach links vom maximalen Einschlagwinkel bei Lenkung nach rechts abweicht. Beispielsweise ist ein Rad auf der linken Fahrzeugseite um 90° nach links schwenkbar, wogegen es lediglich um einen wesentlich kleineren Winkel nach rechts schwenkbar ist. In analoger Weise kann ein Fahrzeugrad auf der rechten Fahrzeugseite um bis zu 90° nach rechts schwenkbar sein, wogegen es nur vergleichsweise gering nach links schwenkbar ist. Dies bedeutet, dass mit Hilfe des Lenkaktuators beide Räder einer Fahrzeugachse soweit nach außen schwenkbar sind, dass sie längs einer gemeinsamen Spur angeordnet sind, die quer zur Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet ist. Wird eine solche Einstellung der Räder sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse eines zweiachsigen Fahrzeugs beziehungsweise an allen Achsen eines mehrachsigen, beispielsweise dreiachsigen oder vierachsigen Fahrzeugs vorgenommen, so kann das Fahrzeug in Querrichtung rollen, wobei in diesem Fahrzustand die Räder auf der linken Fahrzeugseite und die Räder auf der rechten Fahrzeugseite in entgegengesetzte Richtungen rollen. Im Fall einer angetriebenen Achse bedeutet dies, dass eine Fahrzeugbewegung in Querrichtung realisierbar ist, indem nach dem Einschlagen der Fahrzeugräder im 90°-Winkel ein Rad auf einer ersten Fahrzeugseite in Vorwärtsrichtung und ein Rad auf der anderen Fahrzeugseite in Rückwärtsrichtung angetrieben wird. Ein solcher Fahrzustand ist beispielsweise mit Hilfe von Radnabenmotoren oder radnahen elektrischen Antrieben realisierbar.The steering actuator is particularly suitable for use in vehicles whose steerable wheels have an asymmetrical pivoting range. This means that the maximum steering angle of a wheel when steering to the left deviates from the maximum steering angle when steering to the right. For example, a wheel on the left side of the vehicle is pivotable through 90 ° to the left, whereas it is only pivotable to the right by a much smaller angle. In an analogous manner, a vehicle wheel on the right side of the vehicle by up to 90 ° to be pivoted to the right, whereas it is only relatively small pivoting to the left. This means that with the help of the steering actuator, both wheels of a vehicle axle are pivotable outwardly to the extent that they are arranged along a common track, which is aligned transversely to the vehicle longitudinal direction. If such an adjustment of the wheels is made both on the front axle and on the rear axle of a two-axle vehicle or on all axles of a multi-axle, for example three-axle or four-axle vehicle, then the vehicle can roll in the transverse direction, in which case the wheels on the left side of the vehicle and roll the wheels on the right side of the vehicle in opposite directions. In the case of a driven axle, this means that a transverse movement of the vehicle can be achieved by driving one wheel on a first vehicle side in the forward direction and one wheel on the other vehicle side in the reverse direction after the vehicle wheels have been turned at a 90 ° angle. Such a driving state can be realized, for example, with the aid of wheel hub motors or electrical drives close to the wheel.

Allgemein ist der Lenkaktuator besonders für die Verwendung in Fahrzeugen geeignet, deren lenkbaren Räder während der normalen Fahrt gleichsinnig gelenkt werden und während eines Einparkvorgangs gegensinnig eingelenkt werden. Der Lenkwinkel beim gegensinnigen Einlenken ist an allen Rädern gleich groß, da eine feste Kopplung über den Spindeltrieb gegeben ist.In general, the steering actuator is particularly suitable for use in vehicles whose steerable wheels are steered in the same direction during normal driving and are deflected in opposite directions during a parking operation. The steering angle in the opposite direction on all wheels is the same size, as a firm coupling is given over the spindle drive.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung des Lenkaktuators ist die Zahnstange als rohrförmige Spindelmutter ausgebildet, wobei eine an der Mantelfläche der Zahnstange ausgebildete, ringförmig umlaufende Zähne aufweisende Verzahnung Teil des Lenkgetriebes ist, und wobei eine weitere, drehfest mit der Zahnstange verbundene Verzahnung zur Drehmomentübertragung vom Motor auf die Zahnstange vorgesehen ist, wogegen die zwei weiteren Spindeltriebsteile als in die Zahnstange eingreifende Gewindespindeln ausgebildet sind.According to a possible embodiment of the steering actuator, the rack is formed as a tubular spindle nut, wherein a formed on the lateral surface of the rack, annular circumferential teeth having teeth part of the steering gear, and wherein another, rotatably connected to the rack teeth for torque transmission from the engine to the Rack is provided, whereas the two other spindle drive parts are designed as engaging in the rack threaded spindles.

Die zur Drehmomentübertragung vom Motor, insbesondere Elektromotor, auf die Zahnstange vorgesehene Verzahnung ist beispielsweise Teil eines Umschlingungsgetriebes, insbesondere eines Riementriebs. Alternativ kann das Getriebe, welches zwischen Motor und Zahnstange geschaltet ist, zum Beispiel als Stirnradgetriebe gestaltet sein. Prinzipiell kommt auch ein elektrischer Direktantrieb der Zahnstange, das heißt ein getriebeloser rotativer Antrieb, in Betracht.The toothing provided for transmitting torque from the motor, in particular the electric motor, to the rack is, for example, part of a belt transmission, in particular a belt drive. Alternatively, the transmission, which is connected between the engine and rack, be designed, for example, as a spur gear. In principle, an electric direct drive of the rack, that is, a gearless rotary drive, comes into consideration.

Sofern der Motor die als Spindelmutter fungierende Zahnstange über ein Getriebe rotativ antreibt, weist die zur Drehmomentübertragung vom Motor auf die Zahnstange vorgesehene Verzahnung, welche drehfest mit der Zahnstange verbunden ist, vorzugsweise einen im Vergleich zur auf der Mantelfläche der Zahnstange befindlichen Verzahnung, welche Verschiebungen der Zahnstange ermöglicht, größeren Durchmesser auf.If the motor rotatably drives the rack acting as a spindle nut via a gear, has the provided for torque transmission from the engine to the rack toothing, which is rotatably connected to the rack, preferably a comparison with the located on the outer surface of the rack teeth, which shifts the Rack allows larger diameter.

Die zur Drehmomentübertragung vom Motor auf die Zahnstange vorgesehene Verzahnung ist vorzugsweise durch ein Zahnrad gebildet, welches im Gehäuse des Lenkaktuators unverschieblich und zugleich relativ zur Zahnstange verschiebbar gelagert ist. Alternativ sind Längsverschiebungen zwischen Motor und Zahnstange beispielsweise innerhalb des Getriebes, welches zwischen Motor und Zahnstange geschaltet ist, ausgleichbar. In raumsparender Weise ist der Motor, insbesondere Elektromotor, des Lenkaktuators vorzugsweise innerhalb des Gehäuses angeordnet, in welchem die Zahnstange sowohl verschiebbar als auch um ihre eigene Achse drehbar gelagert ist.The toothing provided for torque transmission from the motor to the toothed rack is preferably formed by a toothed wheel which is displaceably mounted in the housing of the steering actuator and at the same time displaceable relative to the toothed rack. Alternatively, longitudinal displacements between the motor and the rack can be compensated, for example, within the transmission, which is connected between the motor and the rack. In a space-saving manner, the motor, in particular the electric motor, of the steering actuator is preferably arranged within the housing, in which the rack is mounted both displaceably and rotatably about its own axis.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

1 u. 2 einen Lenkaktuator in perspektivischer, geschnittener Darstellung,
3 den Lenkaktuator in einer Schnittdarstellung,
4 Komponenten des Lenkaktuators einschließlich eines Elektromotors und eines Riementriebs,
5 eine als Spindeltriebskomponente fungierende Zahnstange des Lenkaktuators,
6 die Zahnstange in Draufsicht,
7 die Zahnstange in einer Schnittdarstellung,
8-10 verschiedene Zustände einer mit dem Lenkaktuator betätigbaren Fahrzeuglenkung in symbolisierten Darstellungen.

An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

1 u , 2 a steering actuator in perspective, cut representation,
3 the steering actuator in a sectional view,
4 Components of the steering actuator including an electric motor and a belt drive,
5 a rack of the steering actuator acting as a spindle drive component,
6 the rack in top view,
7 the rack in a sectional view,
8-10 various states of an actuatable with the steering actuator vehicle steering in symbolized representations.

Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Lenkaktuator ist als elektromechanischer Aktor ausgebildet, welcher an einer beliebigen Achse eines Fahrzeugs zum Einsatz kommen kann und ein gleichsinniges und gegensinniges Einlenken der Räder auf der linken und auf der rechten Fahrzeugseite ermöglicht. A total with the reference numeral 1 characterized Lenkaktuator is designed as an electromechanical actuator, which can be used on any axis of a vehicle used and allows the same direction and opposite steering of the wheels on the left and on the right side of the vehicle.

In einem Gehäuse 2 des Lenkaktuators 1 befindet sich eine Zahnstange 3, welche als multifunktionales Bauteil ausgebildet ist. Die Zahnstange 3 ist im Gehäuse 2 sowohl verschiebbar als auch um ihre eigene Achse drehbar. Zur Verschiebung der Zahnstange 3 ist ein Lenkgetriebe 4 vorgesehen, welches ein Antriebsritzel 5 umfasst, das drehfest mit einer Lenksäule 6 verbunden oder direkt durch die Lenksäule 6 gebildet ist. Das mit 7 bezeichnete Lenkgetriebegehäuse ist integraler Bestandteil des Gehäuses 2 des Lenkaktuators 1.In a housing 2 of the steering actuator 1 there is a rack 3 , which is designed as a multifunctional component. The rack 3 is in the case 2 both slidable and rotatable about its own axis. To shift the rack 3 is a steering gear 4 provided, which is a drive pinion 5 includes, rotatably with a steering column 6 connected or directly through the steering column 6 is formed. That with 7 designated steering gear housing is an integral part of the housing 2 of the steering actuator 1 ,

Ebenso ist ein mit 8 bezeichnetes Aktorgehäuse, in welchem ein Elektromotor 9, kurz auch als Motor bezeichnet, sowie ein zum rotativen Antrieb der Zahnstange 3 vorgesehener Riementrieb 10 aufgenommen ist, unmittelbar durch das Gehäuse 2 gebildet. Teile des Riementriebs 10 sind ein Antriebsrad 11, welches mit der Motorwelle des Motors 9 identisch oder fest verbunden ist, ein Zahnrad 12, welches verschiebbar, jedoch verdrehgesichert mit der im wesentlichen zylindrischen Zahnstange 3 gekoppelt ist, sowie ein Riemen 13, mit welchem der Riementrieb 10 komplettiert ist.Likewise, a designated actuator housing 8, in which an electric motor 9 , also referred to as a motor for short, as well as a rotary drive for the rack 3 provided belt drive 10 is received, directly through the housing 2 educated. Parts of the belt drive 10 are a drive wheel 11 connected to the motor shaft of the motor 9 identical or firmly connected, a gear 12 , which is displaceable, but secured against rotation with the substantially cylindrical rack 3 coupled, as well as a belt 13 , with which the belt drive 10 is completed.

Die Zahnstange 3 hat die Form einer langgestreckten, das heißt rohrförmigen Spindelmutter, welche gleichzeitig Komponente zweier Spindeltriebe 14, 15 ist. Jeder Spindeltrieb 14, 15 umfasst eine Gewindespindel 16, 17 als weiteres Spindeltriebsteil. Während die erste Gewindespindel 16 ein Linksgewinde beschreibt, ist durch das zweite Spindeltriebsteil 17 ein Rechtsgewinde gebildet. Die Gewindespindeln 16, 17 wirken mit Gewindeabschnitten 18, 19 am Innenumfang der rohrförmigen Zahnstange 3 zusammen, wobei passend zu den Spindeltriebsteilen 16, 17 die Gewindeabschnitte 18, 19 entgegengesetzte Orientierungen aufweisen.The rack 3 has the shape of an elongated, that is tubular spindle nut, which at the same time component of two spindle drives 14 . 15 is. Every spindle drive 14 . 15 includes a threaded spindle 16 . 17 as another spindle drive part. While the first threaded spindle 16 describes a left-hand thread is through the second spindle drive part 17 a right-hand thread formed. The threaded spindles 16 . 17 act with threaded sections 18 . 19 on the inner circumference of the tubular rack 3 together, matching the spindle drive parts 16 . 17 the threaded sections 18 . 19 have opposite orientations.

Jede Gewindespindel 16, 17 ist im Gehäuse 2 mit Hilfe einer Gleitführung 20, 21 geführt und zugleich verdrehgesichert. Die außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Enden der Gewindespindeln 16, 17 sind mit lenkbaren Rädern gekoppelt. Sollen die Räder gleichsinnig geschwenkt werden, wie bei üblichen Fahrmanövern erforderlich, so ist die Zahnstange 3 ausschließlich mittels des Lenkgetriebes 4 verschiebbar. Optional sind einem solchen Lenkvorgang Bewegungskomponenten der Spindeltriebsteile 16, 17 überlagerbar, welche mit Hilfe des Motors 9 erzeugt werden.Every threaded spindle 16 . 17 is in the case 2 with the help of a sliding guide 20 . 21 guided and at the same time secured against rotation. The outside of the case 2 arranged ends of the threaded spindles 16 . 17 are coupled with steerable wheels. If the wheels are to be swiveled in the same direction as required for normal driving maneuvers, then the rack is 3 exclusively by means of the steering gear 4 displaceable. Optionally, such a steering operation movement components of the spindle drive parts 16 . 17 superimposable, which with the help of the engine 9 be generated.

Die Zahnstange 3 weist einen Linearantriebsabschnitt 22 auf, an dessen Mantelfläche eine Verzahnung 23 erkennbar ist, die durch ringförmig umlaufende, als Riffelung erscheinende Zähne 24 gebildet ist. Durch die ringförmig umlaufende Form der Zähne 24 ist das Antriebsritzel 5 in jeder Winkelstellung der Zahnstange 3 in Eingriff mit der Verzahnung 23. Ein Drehantrieb der Zahnstange 3 durch das Antriebsritzel 5 ist nicht möglich.The rack 3 has a linear drive section 22 on, on whose lateral surface a toothing 23 can be seen, by annular circumferential, appearing as corrugation teeth 24 is formed. Due to the circular circumferential shape of the teeth 24 is the drive pinion 5 in every angular position of the rack 3 in engagement with the teeth 23 , A rotary drive of the rack 3 through the drive pinion 5 can not.

In Längsrichtung der Zahnstange 3 anschließend an den Linearantriebsabschnitt 22 ist ein Abschnitt 25 zum rotativen Antrieb der Zahnstange 3 ausgebildet. Bei der gesamten Zahnstange 3 einschließlich beider Abschnitte 22, 25 handelt es sich um ein einstückiges Metallteil. Im Abschnitt 25 sind Verdrehsicherungskonturen 26 in Form von Längsnuten erkennbar, die mit leistenförmigen Gegenkonturen 27 des Zahnrades 12 zusammenwirken. Somit ist ein insgesamt mit 28 bezeichneter Schiebesitz des Zahnrades 12 auf der Zahnstange 3 gegeben. Während die Zahnstange 3 innerhalb des Gehäuses 2 längsverschieblich ist, ist das Zahnrad 12 in Längsrichtung des Gehäuses 2 nicht verschiebbar.In the longitudinal direction of the rack 3 then to the linear drive section 22 is a section 25 for rotative drive of the rack 3 educated. In the entire rack 3 including both sections 22 . 25 it is a one-piece metal part. In the section 25 are anti-rotation contours 26 recognizable in the form of longitudinal grooves, with strip-shaped counter contours 27 of the gear 12 interact. Thus, a total of 28 designated sliding seat of the gear 12 on the rack 3 given. While the rack 3 inside the case 2 is longitudinally displaceable, is the gear 12 in the longitudinal direction of the housing 2 not movable.

In den 8 bis 10 sind verschiedene Betriebszustände eines Fahrzeugs, welches an beiden Achsen mit jeweils einem Lenkaktuator 1 ausgerüstet ist, veranschaulicht. Die 8 bis 10 zeigen hierbei jeweils grob schematisiert einen Ausschnitt der Vorder- oder Hinterachskonstruktion des Fahrzeugs.In the 8th to 10 are different operating states of a vehicle, which on both axes, each with a steering actuator 1 equipped, illustrated. The 8th to 10 in each case roughly schematically show a section of the front or rear axle of the vehicle.

Am außerhalb des Lenkaktuators angeordneten Ende jedes Spindeltriebsteils 16, 17 befindet sich ein Gelenk 29, an welchem ein Zwischenhebel 30, auch als Spurstange bezeichnet, angelenkt ist. Der Zwischenhebel 30 wiederum ist über ein weiteres Gelenk 31 mit einem radfesten Hebel 32 gekoppelt. Der radfeste Hebel 32 ist in einem Winkel α gegenüber dem mit 33 bezeichneten Fahrzeugrad schräggestellt.At the outside of the steering actuator arranged end of each spindle drive part 16 . 17 there is a joint 29 , on which an intermediate lever 30 , also referred to as tie rod, is articulated. The intermediate lever 30 in turn is over another joint 31 with a wheel-fixed lever 32 coupled. The wheel-tight lever 32 is at an angle α with respect to 33 designated vehicle wheel tilted.

In der Anordnung nach 8 ist das Fahrzeugrad 33 exakt in Längsrichtung LR des Fahrzeugs ausgerichtet. Anders ausgedrückt: Der Einschlagwinkel des Rades 33 beträgt 0°. Das Gelenk 29 befindet sich hierbei in einer Hilfsebene HE, bezüglich welcher das Spindeltriebsteil 16 eine Flächennormale beschreibt.In the arrangement according to 8th is the vehicle wheel 33 exactly in the longitudinal direction LR aligned to the vehicle. In other words: the turning angle of the wheel 33 is 0 °. The joint 29 is here in an auxiliary level HE with respect to which the spindle drive part 16 describes a surface normal.

Im Betriebszustand nach 9 ist das Spindeltriebsteil 16 soweit aus dem Gehäuse 2 ausgefahren, dass das Rad 33 quer zur Längsrichtung LR des Fahrzeugs gestellt ist, das heißt ein Einschlagwinkel von 90°, im vorliegenden Fall nach rechts, gegeben ist. Dieser maximale Einschlagwinkel korrespondiert mit einem Abstand Δ zwischen dem Gelenk 29 und Hilfsebene HE. Das nicht dargestellte rechte Fahrzeugrad ist in diesem Zustand spiegelbildlich nach links eingeschlagen, so dass beide Fahrzeugräder 33 auf einer gedachten, quer zur Längsrichtung LR ausgerichteten Linie abrollen können.In operation after 9 is the spindle drive part 16 far from the case 2 extended that wheel 33 transverse to the longitudinal direction LR is set of the vehicle, that is, a turning angle of 90 °, in the present case to the right, given. This maximum steering angle corresponds to a distance Δ between the joint 29 and auxiliary level HE , The right vehicle wheel, not shown, is mirror-inverted in this state smashed left, leaving both vehicle wheels 33 on an imaginary, transverse to the longitudinal direction LR can roll aligned line.

Der Zustand nach 10 unterscheidet sich vom Zustand nach 9 grundsätzlich dadurch, dass das in der betreffenden Darstellung sichtbare Fahrzeugrad 33 nicht nach rechts, sondern nach links eingeschlagen ist. Der Einschlagwinkel beträgt in diesem Fall 30°, was identisch mit dem maximalen Einschlagwinkel sein kann. Da bei weitem kein Einschlag bis zu einem 90°-Winkel möglich ist, verbleibt Bauraum, welcher anderweitig, etwa für Karosseriekomponenten, nutzbar ist. Der im Vergleich zum Quereinschlag nach 9 verringerte Gegeneinschlag nach 10 geht einher mit einem verringerten Abstand Δ zwischen dem Gelenk 29 und der Hilfsebene HE. Sämtliche Übergänge zwischen den in den 8 bis 10 skizzierten Zuständen des Lenkaktuators 1 können ohne Betätigung des Lenkgetriebes 4 erfolgen. Die Fahrzeugräder 33 weisen einen nicht dargestellten Radnabenantrieb oder radnahen Antrieb auf.The condition after 10 differs from the state 9 basically in that the visible in the relevant representation vehicle 33 not turned to the right but to the left. The turning angle is in this case 30 °, which can be identical to the maximum turning angle. Since by far no impact up to a 90 ° angle is possible, space remains, which otherwise, for example, for body components, can be used. The after compared to the transverse impact 9 reduced counter-attack after 10 goes along with a reduced distance Δ between the joint 29 and the auxiliary level HE , All transitions between in the 8th to 10 sketched states of the steering actuator 1 can without operating the steering gear 4 respectively. The vehicle wheels 33 have a not shown wheel hub drive or near-wheel drive.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Lenkaktuatorsteering actuator
22: Gehäusecasing
33: Zahnstangerack
44: Lenkgetriebesteering gear
55: Antriebsritzelpinion
66: Lenksäulesteering column
77: LenkgetriebegehäuseSteering gear housing
88th: Aktorgehäuseactuator housing
99: Motorengine
1010: Riementriebbelt drive
1111: Antriebsraddrive wheel
1212: Zahnradgear
1313: Riemenbelt
1414: Spindeltriebspindle drive
1515: Spindeltriebspindle drive
1616: Spindeltriebsteil, GewindespindelSpindle drive part, threaded spindle
1717: Spindeltriebsteil, GewindespindelSpindle drive part, threaded spindle
1818: Gewindeabschnittthreaded portion
1919: Gewindeabschnittthreaded portion
2020: Gleitführungslide
2121: Gleitführungslide
2222: LinearantriebsabschnittLinear drive section
2323: Verzahnunggearing
2424: ringförmig um laufender Zahnring around running tooth
2525: Abschnitt zum rotativen AntriebSection for rotary drive
2626: VerdrehsicherungskonturVerdrehsicherungskontur
2727: Gegenkonturmating contour
2828: Schiebesitzsliding seat
2929: Gelenkjoint
3030: Zwischenhebelintermediate lever
3131: Gelenkjoint
3232: radfester Hebelwheel-tight lever
3333: Fahrzeugrad vehicle
LRLR: Längsrichtunglongitudinal direction
HEHE: Hilfsebeneauxiliary plane
ΔΔ: Abstanddistance
α..α ..: Winkelangle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012024331 A1 [0002]
DE 102009033430 A1 [0003]
DE 102014204562 B4 [0004]
DE 102015214859 A1 [0004]
EP 1779003 B1 [0004]
DE 102013203188 A1 [0005]

Claims

Lenkaktuator, with a by means of a steering gear (4) in a housing (2) displaceable rack (3), which is a common component of two counter-rotating spindle drives (14,15), each a further, relative to the housing against rotation displaceable, for coupling comprising a spindle provided with a vehicle drive member (16,17), as well as with an exclusively rotary drive of the rack (3) provided for motor (9).

Steering actuator after Claim 1 , characterized in that the rack (3) is designed as a tubular spindle nut, wherein on the lateral surface of the rack (3) formed, annular circumferential teeth (24) having teeth (23) is part of the steering gear (4), and wherein a rotatably connected to the rack gear (12) for transmitting torque from the motor (9) on the rack (3) is provided, whereas the two other spindle drive parts (16,17) are formed as in the rack (3) engaging threaded spindles.

Steering actuator after Claim 2 , characterized in that the provided for transmitting torque from the motor to the rack gear (12) is part of a belt transmission (10).

Steering actuator after Claim 3 , characterized in that the belt transmission (10) is designed as a belt drive.

Steering actuator after one of Claims 2 to 4 , characterized in that the torque transmission from the motor (9) to the rack (3) provided gear (12) has a compared to on the lateral surface of the rack (3) located toothing (23) larger diameter.

Steering actuator after one of Claims 2 to 5 , characterized in that the torque transmission from the motor (9) to the rack (3) provided gear (12) in the housing (2) immovably and relative to the rack (3) is slidably mounted.

Steering actuator after one of Claims 1 to 6 , characterized in that the motor (9) is designed as an electric motor and disposed within the housing (2).

Method for operating a steering of a motor vehicle, wherein by means of a steering actuator according to Claim 1 a vehicle wheel (33) on the left side of the vehicle and a vehicle wheel (33) on the right side of the vehicle are pivoted in opposite directions within a respective asymmetrical pivoting range.

Method according to Claim 8 , characterized in that the vehicle wheels (33) are hammered on both sides of the vehicle up to an angle of 90 °.

Method according to Claim 9 , characterized in that both the vehicle wheels (33) on the front axle and the vehicle wheels (33) on the rear axle of the motor vehicle are turned into a 90 ° angle.