DE19625503C1

Electric power-assisted steering device for motor vehicle

Abstract

The shaft (2) of the steering wheel (1) passes through a housing (14) with a fixed bearing (15) and two free bearings (16,17). It carries a pinion co-operating with a transverse rack (18) coupled between two pistons (19a,19b) movable in cylinders (20a,20b) with helical springs (21a,21b) between rubber pads (22) and stops (23). Power is supplied by an electric motor (25) with worm drive to a toothed wheel (26) coupled to the shaft. The motor in four-quadrant operation exerts driving and braking reaction torque on the steering wheel according to the desired angle of steering, which is detected absolutely and incrementally by a sensor (28).

DE19625503C1, drawing sheet 1
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Expired 26 June 2016, 10.2 years ago.

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9 claims: 9 independent, 0 dependent

  1. 1
    Lenkvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit - einer benutzerbetätigbaren Lenkwinkelvorgabeeinrichtung (1) mit zugehöriger Lenkwelle (2),- einer nicht-mechanisch mit der Lenkwinkelvorgabeeinrichtung gekoppelten Lenkwinkelstelleinrichtung (4 bis 6) und- einer über ein Getriebe an die Lenkwelle angekoppelten, mechanisch rückwirkungsmomenterzeugenden Einrichtung mit wenigstens einem linear elastisch auslenkbaren, über eine Mitnehmereinheit an das Getriebe angekoppelten Element (21a, 21b) 1. Lenkvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit - einer benutzerbetätigbaren Lenkwinkelvorgabeeinrichtung ( 1 ) mit zugehöriger Lenkwelle ( 2 ), - einer nicht-mechanisch mit der Lenkwinkelvorgabeeinrichtung gekoppelten Lenkwinkelstelleinrichtung ( 4 bis 6 ) und - einer über ein Getriebe an die Lenkwelle angekoppelten, mechanisch rückwirkungsmomenterzeugenden Einrichtung mit wenigstens einem linear elastisch auslenkbaren, über eine Mitnehmereinheit an das Getriebe angekoppelten Element ( 21 a, 21 b) 1. Steering device, in particular for a motor vehicle, with- A user operable steering angle setting means (1) with associated steering shaft (2)- A non-mechanically with the steering angle setting device coupled steering angle adjusting device (4 to 6) and- A connected via a gear to the steering shaft, mechanical feedback-moment generating device with at least one linear elastically deflectable, a Driving unit to the gearbox coupled element (21a, 21b) dadurch gekennzeichnet, daß - das Getriebe ein Lenkwellenritzel und eine mit diesem gekoppelte Zahnstange ( 18 ) beinhaltet, die als Kolbenstange für wenigstens einen in einem Zylinder ( 20 a, 20 b) axial beweglich geführten Kolben ( 19 a, 19 b) dient, der zusammen mit der Kolbenstange die Mitnehmereinheit für die Ankopplung des wenigstens einen linear elastisch auslenkbaren Elementes an das Getriebe bildet.
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    characterized, that- The transmission is a steering shaft sprocket and with this coupled rack (18) Includes that for the piston rod at least one in a cylinder (20a, 20b) axially movable guided piston (19a, 19b) serves, together with the Piston rod, the driving unit for the coupling of at least one linear elastically deflectable element to the Transmission forms. dadurch gekennzeichnet, daß - das Getriebe ein Lenkwellenritzel und eine mit diesem gekoppelte Zahnstange (18) beinhaltet, die als Kolbenstange für wenigstens einen in einem Zylinder (20a, 20b) axial beweglich geführten Kolben (19a, 19b) dient, der zusammen mit der Kolbenstange die Mitnehmereinheit für die Ankopplung des wenigstens einen linear elastisch auslenkbaren Elementes an das Getriebe bildet. 2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch rückwirkungsmomenterzeugende Einrichtung zwei quer zur Lenkwelle ( 2 ) angeordnete Zylinder ( 20 a, 20 b) mit je einem darin axial beweglich geführten, sich gegen eine zugehörige Schraubendruckfeder ( 21 a, 21 b) abstützenden Kolben ( 19 a, 19 b) sowie eine Zahnstange ( 18 ) als gemeinsame Kolbenstange für beide Kolben umfaßt, wobei in der einen Lenkrichtung der eine und in der anderen Lenkrichtung der andere Kolben von der Zahnstangenbewegung mitgenommen wird.
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    2. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch rückwirkungsmomenterzeugende Einrichtung zwei quer zur Lenkwelle (2) angeordnete Zylinder (20a, 20b) mit je einem darin axial beweglich geführten, sich gegen eine zugehörige Schraubendruckfeder (21a, 21b) abstützenden Kolben (19a, 19b) sowie eine Zahnstange (18) als gemeinsame Kolbenstange für beide Kolben umfaßt, wobei in der einen Lenkrichtung der eine und in der anderen Lenkrichtung der andere Kolben von der Zahnstangenbewegung mitgenommen wird. 2. Steering device according to claim 1, further characterized in that the mechanically-interacting torque generating means two transversely to the steering shaft (2) Arranged cylinders (20a, 20b) each therein axially movable guided, against a associated helical pressure spring (21a, 21b) supporting pistons (19a, 19b) and a rack (18) As a common A piston rod for both pistons, wherein in a Steering direction of the one and in the other steering direction of the other Piston is driven by the rack movement. 3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch rückwirkungsmomenterzeugende Einrichtung einen Zylinder ( 38 ) mit zwei Kolben ( 39 a, 39 b), gegen die sich mit je einem Ende eine zwischenliegende Schraubendruckfeder ( 40 ) abstützt, sowie eine Zahnstange ( 31 ) als gemeinsame Kolbenstange für beide Kolben umfaßt, wobei in der einen Lenkrichtung der eine und in der anderen Lenkrichtung der andere Kolben von der Zahnstangenbewegung mitgenommen wird.
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    3. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch rückwirkungsmomenterzeugende Einrichtung einen Zylinder (38) mit zwei Kolben (39a, 39b), gegen die sich mit je einem Ende eine zwischenliegende Schraubendruckfeder (40) abstützt, sowie eine Zahnstange (31) als gemeinsame Kolbenstange für beide Kolben umfaßt, wobei in der einen Lenkrichtung der eine und in der anderen Lenkrichtung der andere Kolben von der Zahnstangenbewegung mitgenommen wird. 3. Steering device according to claim 1, further characterized in that the mechanical feedback-torque-generating device a cylinder (38) With two pistons (39a, 39b) against which each one end of an intermediate compression spring (40) is supported, and a rack (31) As a common piston rod comprises for both pistons, in which a steering direction of the one and in the other steering direction of the other piston of the Rack motion is taken. 4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder ( 51 ) und die Zahnstange ( 56 ) parallel neben der Lenkwelle ( 2 ) angeordnet sind und die Zahnstange über eine Kegelradanordnung ( 59 , 60 ) mit der Lenkwelle gekoppelt ist.
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    4. Lenkvorrichtung nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (51) und die Zahnstange (56) parallel neben der Lenkwelle (2) angeordnet sind und die Zahnstange über eine Kegelradanordnung (59, 60) mit der Lenkwelle gekoppelt ist. 4. Steering device according to claim 3, further characterized in that the cylinder (51) And the rack (56) Parallel and adjacent to the Steering shaft (2are arranged) and the rack via a bevel gear (59. 60) Is coupled to the steering shaft. 5. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zahnstange ( 31 ) und Kolben ( 39 a, 39 b) ein jeweiliges Federanschlagelement ( 43 , 45 ) als Koppelelement vorgesehen ist.
  6. 6
    5. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zahnstange (31) und Kolben (39a, 39b) ein jeweiliges Federanschlagelement (43, 45) als Koppelelement vorgesehen ist. 5. Steering device according to one of claims 2 to 4, further characterized in that between the rack (31) And piston (39a, 39b) a respective Spring stop element (43. 45) Is provided as a coupling element. 6. Lenkvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit - einer benutzerbetätigbaren Lenkwinkelvorgabeeinrichtung ( 1 ) mit zugehöriger Lenkwelle ( 2 ), - einer nicht-mechanisch mit der Lenkwinkelvorgabeeinrichtung gekoppelten Lenkwinkelstelleinrichtung ( 4 bis 6 ) und - einer über ein Getriebe an die Lenkwelle angekoppelten, mechanisch rückwirkungsmomenterzeugenden Einrichtung mit wenigstens einem linear elastisch auslenkbaren, über eine Mitnehmereinheit an das Getriebe angekoppelten Element ( 71 ), dadurch gekennzeichnet, daß - das Getriebe eine untersetzt an die Lenkwelle ( 2 ) drehbeweglich angekoppelte Exzenterscheibe ( 64 ) beinhaltet, gegen deren Außenumfang ein Stirnende einer Kolbenstange ( 65 ) eines in einem Zylinder ( 69 ) axial beweglich geführten Kolbens ( 68 ) anliegt, der zusammen mit der Kolbenstange die Mitnehmereinheit für die Ankopplung des wenigstens einen linear elastisch auslenkbaren Elementes ( 71 ) an das Getriebe bildet.
  7. 7
    6. Lenkvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit - einer benutzerbetätigbaren Lenkwinkelvorgabeeinrichtung (1) mit zugehöriger Lenkwelle (2),- einer nicht-mechanisch mit der Lenkwinkelvorgabeeinrichtung gekoppelten Lenkwinkelstelleinrichtung (4 bis 6) und- einer über ein Getriebe an die Lenkwelle angekoppelten, mechanisch rückwirkungsmomenterzeugenden Einrichtung mit wenigstens einem linear elastisch auslenkbaren, über eine Mitnehmereinheit an das Getriebe angekoppelten Element (71), dadurch gekennzeichnet, daß- das Getriebe eine untersetzt an die Lenkwelle (2) drehbeweglich angekoppelte Exzenterscheibe (64) beinhaltet, gegen deren Außenumfang ein Stirnende einer Kolbenstange (65) eines in einem Zylinder (69) axial beweglich geführten Kolbens (68) anliegt, der zusammen mit der Kolbenstange die Mitnehmereinheit für die Ankopplung des wenigstens einen linear elastisch auslenkbaren Elementes (71) an das Getriebe bildet. 6. Steering device, in particular for a motor vehicle, with- A user operable steering angle setting means (1) with associated steering shaft (2)- A non-mechanically with the steering angle setting device coupled steering angle adjusting device (4 to 6) and- A connected via a gear to the steering shaft, mechanical feedback-moment generating device with at least one linear elastically deflectable, a Driving unit to the gearbox coupled element (71) characterized in that- The transmission a stocky to the steering shaft (2) rotatably coupled eccentric (64) Includes, against the outer circumference of a front end of a piston rod (65) one in a cylinder (69) Axially movable piston guided (68) Is applied, which together with the piston rod Driving unit for coupling the at least one linear elastically deflectable element (71) Forms, at the transmission. 7. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ( 39 a, 39 b) wenigstens einen mit einem Druckfluid befüllbaren Arbeitsraum ( 48 , 50 ) im Zylinder ( 38 ) begrenzt.
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    7. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (39a, 39b) wenigstens einen mit einem Druckfluid befüllbaren Arbeitsraum (48, 50) im Zylinder (38) begrenzt. 7. Steering device according to one of claims 1 to 6, further characterized in that The piston (39a, 39b) at least one with a pressurized fluid filled working space (48. 50) In cylinder (38) limited. 8. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter gekennzeichnet durch eine an die Lenkwelle ( 2 ) angekoppelte, elektrisch rückwirkungsmomenterzeugende Einrichtung mit einem Motor ( 25 ), der ein zu demjenigen der mechanisch rückwirkungsmomenterzeugenden Einrichtung addiertes Rückwirkungsmoment derart erzeugt, daß sich in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ein unabhängig von der Lenkwinkelvorgabe im wesentlichen konstantes, der jeweiligen Lenkwinkelvorgabeänderung entgegenwirkendes Gesamtrückwirkungsmoment ergibt und sich in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ein unabhängig von der Lenkwinkelvorgabe im wesentlichen konstantes, in Richtung der Lenkradmittelstellung wirkendes Gesamtrückwirkungsmoment ergibt.
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    8. Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiter gekennzeichnet durch eine an die Lenkwelle (2) angekoppelte, elektrisch rückwirkungsmomenterzeugende Einrichtung mit einem Motor (25), der ein zu demjenigen der mechanisch rückwirkungsmomenterzeugenden Einrichtung addiertes Rückwirkungsmoment derart erzeugt, daß sich in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich ein unabhängig von der Lenkwinkelvorgabe im wesentlichen konstantes, der jeweiligen Lenkwinkelvorgabeänderung entgegenwirkendes Gesamtrückwirkungsmoment ergibt und sich in einem hohen Geschwindigkeitsbereich ein unabhängig von der Lenkwinkelvorgabe im wesentlichen konstantes, in Richtung der Lenkradmittelstellung wirkendes Gesamtrückwirkungsmoment ergibt. 8. Steering device according to one of claims 1 to 7, further marked by a to the steering shaft (2) Coupled electrically reaction torque-producing device with a motor (25) of to that one of the mechanical feedback-moment generating device being added Reaction torque generated such that in a low Speed ​​range a irrespective of the steering angle set essentially constant, the respective Steering angle setting change counteracts Total reaction torque yields and in a high Speed ​​range a irrespective of the steering angle set substantially constant, in the direction of Steering Wheel Position acting overall reaction torque arises.