WO2019145085A1

WO2019145085A1 - Steer-by-wire steering device

Info

Publication number: WO2019145085A1
Application number: PCT/EP2018/084437
Authority: WO
Inventors: Eugen Sworowski; Ayshwarya Venkataramanan
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2020-07-23
Also published as: DE102018201001A1

Abstract

The invention relates to a steer-by-wire steering device having at least one steering handle (10) and at least one steering function unit (12) which is provided at least for generating a steering resistance and/or a restoring moment on the steering handle (10). It is proposed that the steering function unit (12) comprises at least one self-locking transmission (14).

Description

Beschreibung description

Titel title

Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung Steer-by-wire steering device

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention is based on a steer-by-wire steering device according to the preamble of claim 1.

Zudem betrifft die Erfindung ein Lenksystem mit zumindest einer Steer-by-Wire- Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 10. In addition, the invention relates to a steering system with at least one steer-by-wire steering device according to claim 10.

Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit Steer-by-Wire- Lenksystemen bekannt, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern auskommen und bei welchen ein Lenkbefehl an der Lenkhandhabe ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird. Aufgrund der fehlenden mechanischen Verbindung müssen sämtliche sicher heitsrelevanten Bauteile des Lenksystems redundant ausgebildet werden, um auch in einem Fehlerfall eine Lenkbarkeit des Fahrzeugs zu gewährleisten. Ins besondere muss dabei zu jederzeit gewährleistet werden, dass eine Lenkwinke linformation von einer Lenkhandhabe an einen Radlenkwinkelsteller und/oder ein Lenkgetriebe weitergeleitet wird. Zudem muss sichergestellt werden, dass sich die Lenkhandhabe nicht aufgrund eines fehlenden Lenkwiderstands und/oder Rückstellmoments unkontrolliert bewegt. Darüber hinaus ist es vorteilhaft , wenn der Fahrer auch im Fehlerfall eine Rückmeldung von der Straße sowie von den Fahrzeugrädern erhält. Vehicles with steer-by-wire steering systems are known from the prior art, which manage without a direct mechanical connection between a steering handle and steered vehicle wheels and in which a steering command to the steering handle is only electrically forwarded. Due to the lack of mechanical connection all safety-related components of the steering system must be redundant to ensure a steerability of the vehicle even in case of failure. In particular, it must be ensured at all times that a steering angle linformation is forwarded by a steering handle to a Radlenkwinkelsteller and / or a steering gear. In addition, it must be ensured that the steering handle does not move uncontrolled due to a lack of steering resistance and / or restoring torque. In addition, it is advantageous if the driver receives feedback from the road and from the vehicle wheels even in the event of a fault.

Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Steer-by-Wire- Lenkvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Betriebssi- cherheit bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst, während vorteil hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können. The object of the invention is, in particular, to provide a steer-by-wire steering device with improved properties with regard to an operating silo. safety. The object is solved by the characterizing features of claim 1 and the features of claim 10, while advantageous embodiments and refinements of the invention can be taken from the dependent claims.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung mit zumindest einer Lenkhandhabe und mit zumindest einer Lenkfunktionseinheit, welche zu mindest zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe vorgesehen ist. The invention is based on a steer-by-wire steering device with at least one steering handle and with at least one steering function unit, which is provided at least for generating a steering resistance and / or a restoring torque to the steering handle.

Es wird vorgeschlagen, dass die Lenkfunktionseinheit, insbesondere zumindest zur Erzeugung des Lenkwiderstands, wenigstens ein selbsthemmendes Getriebe umfasst. Das selbsthemmende Getriebe kann dabei als beliebiges, insbesondere mechanisches, Getriebe mit einer, vorzugsweise inhärenten, Selbsthemmung ausgebildet sein, wie beispielsweise als Zahnradgetriebe, als Zahnstangenge triebe, als Kegelradgetriebe, als Planetengetriebe und/oder als Schneckengetrie be. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Betriebssicherheit erhöht werden. Insbesondere kann das selbsthemmende Getriebe dabei aufgrund sei ner Selbsthemmung eine unkontrollierte Bewegung der Lenkhandhabe vermei den, wodurch vorteilhaft eine Effizienz, insbesondere eine Wirkeffizienz, eine Bauteileeffizienz, eine Bauraumeffizienz und/oder eine Kosteneffizienz, verbes sert werden kann. It is proposed that the steering function unit, in particular at least for generating the steering resistance, comprises at least one self-locking transmission. The self-locking gear can be designed as any, especially mechanical, transmission with a, preferably inherent, self-locking, such as gears, as Zahnstangenge gear, as bevel gear, as a planetary gear and / or as Schneckengetrie be. In particular, a reliability can be increased by this configuration. In particular, the self-locking gear can thereby avoid an uncontrolled movement of the steering handle due to his ner self-locking, which advantageously an efficiency, in particular an efficiency efficiency, component efficiency, space efficiency and / or cost efficiency, verbes can be sert.

Unter einer„Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang ins besondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines, insbe sondere als Steer-by-Wire- Lenksystem ausgebildeten, Lenksystems und insbe sondere eines Fahrzeugs verstanden werden. Insbesondere kann das Lenksys tem auch weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens ein Steuergerät und/oder wenigstens einen, beispielsweise als Lenk getriebe ausgebildeten, Radlenkwinkelsteller. Das Lenksystem ist dabei insbe sondere in zumindest einem Betriebszustand frei von einer direkten mechani schen Verbindung zwischen der Lenkhandhabe und dem, insbesondere in die sem Fall auch als„Steering Rack Actuator“ bezeichneten, Radlenkwinkelsteller. Ferner soll unter einer„Lenkfunktionseinheit“ insbesondere eine, insbesondere von dem Radlenkwinkelsteller verschiedene und vorzugsweise mit der Lenk handhabe in direkter mechanischer Verbindung stehende, Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, Signale, Kräfte und/oder Momente von der Lenkhandhabe, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an die Lenkhandhabe, insbesondere direkt, zu übertragen. Insbesondere ist die Lenkfunktionseinheit dabei zumindest zur Erzeugung des Lenkwiderstands und/oder des Rückstell moments auf die Lenkhandhabe vorgesehen. Zudem ist die Lenkfunktionseinheit vorteilhaft zu einer Erfassung einer Lenkwinkelinformation vorgesehen. Darüber hinaus kann die Lenkfunktionseinheit vorzugsweise auch dazu vorgesehen sein, ein von einem Fahrer über die Lenkhandhabe wahrnehmbares Lenkgefühl anzu passen und/oder über die Lenkhandhabe dem Fahrer eine haptische Rückmel dung von einem Untergrund und/oder von Fahrzeugrädern des Fahrzeugs zu liefern. Dazu kann die Lenkfunktionseinheit insbesondere wenigstens eine Erfas sungseinheit und/oder wenigstens eine Aktoreinheit umfassen. Darüber hinaus kann die Lenkfunktionseinheit und/oder die Aktoreinheit wenigstens eine Re cheneinheit zur Verarbeitung der Signale und/oder zur Ansteuerung eines Elekt romotors der Aktoreinheit umfassen. Insbesondere ist die Lenkfunktionseinheit dazu vorgesehen, in zumindest einem Fehlerbetriebszustand, in welchem insbe sondere ein Fehler und/oder Defekt der Erfassungseinheit, der Aktoreinheit, der Recheneinheit und/oder einer Energieversorgung vorliegt, zumindest einen de gradierten Betrieb der Steer-by-Wire- Lenkvorrichtung aufrechtzuerhalten. Insbe sondere umfasst die Steer-by-Wire- Lenkvorrichtung somit im vorliegenden Fall zumindest eine Rückfallebene. Unter„vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest ei nem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Under a "steer-by-wire steering device" should be understood in this context in particular at least a part, in particular a subassembly, one, in particular special steer-by-wire steering system, steering system and in particular a special vehicle. In particular, the Lenksys system may also include other components and / or assemblies, such as at least one control unit and / or at least one, for example, as a steering gear formed Radlenkwinkelsteller. The steering system is in particular special in at least one operating condition free from a direct mechanical connection rule between the steering handle and, in particular in the case referred to as "Steering Rack Actuator" designated Radlenkwinkelsteller. Furthermore, a "steering function unit" is to be understood as a unit which is in particular different from the wheel steering angle actuator and preferably in direct mechanical connection with the steering, which is intended to transmit signals, forces and / or torques from the steering handle, in particular directly, to capture and / or to the steering handle, in particular direct to transfer. In particular, the steering function unit is at least provided for generating the steering resistance and / or the restoring moments on the steering handle. In addition, the steering function unit is advantageously provided for detecting a steering angle information. In addition, the steering function unit may preferably also be provided to fit a perceptible by a driver via the steering handle steering feel and / or the driver to provide a haptic feedback from the ground and / or vehicle wheels of the vehicle via the steering handle. For this purpose, the steering function unit may comprise in particular at least one detection unit and / or at least one actuator unit. In addition, the steering function unit and / or the actuator unit comprise at least one Re cheneinheit for processing the signals and / or for controlling a Elekt romotors the actuator unit. In particular, the steering function unit is provided to at least one de-graded operation of the steer-by-wire steering device in at least one fault operating state, in which special error and / or defect of the detection unit, the actuator unit, the arithmetic unit and / or a power supply is present maintain. In particular, the steer-by-wire steering device thus comprises in the present case at least one fallback level. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.

Unter einer„Erfassungseinheif soll insbesondere eine, insbesondere mit der Lenkhandhabe in Wirkverbindung stehende, Einheit verstanden werden, welche zumindest zu einer kontaktbehafteten und/oder vorteilhaft kontaktlosen Erfas sung der Lenkwinkelinformation vorgesehen ist. Insbesondere umfasst die Erfas sungseinheit dazu wenigstens einen Lenkwinkelsensor. Vorteilhaft kann die Er- fassungseinheit jedoch auch mehrere Lenkwinkelsensoren umfassen, welche bevorzugt zu einer Erfassung der Lenkwinkelinformation Zusammenwirken kön nen. Darüber hinaus ist die Erfassungseinheit insbesondere dazu vorgesehen, die Lenkwinkelinformation und/oder ein mit der Lenkwinkelinformation korreliertes Erfassungssignal bereitzustellen und, voreilhaft leitungsgebunden, an den Rad lenkwinkelsteller weiterzuleiten. Unter einer„Aktoreinheit“ soll insbesondere eine, insbesondere mit der Lenkhandhabe in Wirkverbindung stehende, Einheit ver standen werden, welche vorteilhaft zumindest einen Elektromotor umfasst und insbesondere zumindest dazu vorgesehen ist, eine haptische Rückmeldung auf die Lenkhandhabe zu übertragen. Des Weiteren soll unter einer„Recheneinheit“ insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine In formationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Recheneinheit ferner zumindest einen Prozessor, zumindest einen Speicher, zumindest ein Ein- und/oder Ausga bemittel, zumindest ein Betriebsprogramm, zumindest eine Steuerroutine, zumin dest eine Regelroutine und/oder zumindest eine Berechnungsroutine auf. A "detection unit" is to be understood in particular as a unit, in particular in operative connection with the steering handle, which unit is provided at least for contact-type and / or advantageously contactless detection of the steering angle information. In particular, the Erfas sungseinheit comprises at least one steering angle sensor. Advantageously, the However, detection unit also comprise a plurality of steering angle sensors, which preferably Kings to a detection of the steering angle information interaction NEN. In addition, the detection unit is provided in particular to provide the steering angle information and / or correlated with the steering angle information detection signal and, previously lead-bound, on the wheel steer angle plate forward. Under an "actuator" is in particular one, in particular standing in operative connection with the steering handle unit to be understood, which advantageously comprises at least one electric motor and is at least provided to at least to transmit a haptic feedback to the steering handle. Furthermore, a "computing unit" is to be understood as meaning in particular an electrical and / or electronic unit which has an information input, an information processing and an information output. Advantageously, the arithmetic unit furthermore has at least one processor, at least one memory, at least one input and / or output means, at least one operating program, at least one control routine, at least one control routine and / or at least one calculation routine.

Bevorzugt wird vorgeschlagen, dass das selbsthemmende Getriebe ein Überset zungsgetriebe ist, wobei insbesondere ein Übersetzungsverhältnis des Überset zungsgetriebes derart gewählt und/oder eingestellt ist, dass das Übersetzungs getriebe eine inhärente Selbsthemmung aufweist. Hierdurch kann insbesondere eine selbsthemmende Wirkung des Getriebes besonders einfach an unterschied liche Anforderungen und/oder Bedürfnisse angepasst werden. Preferably, it is proposed that the self-locking gear is a translation gear, in particular a gear ratio of the gearset Translation selected and / or adjusted so that the gear ratio has an inherent self-locking. As a result, in particular a self-locking effect of the transmission can be particularly easily adapted to different requirements and / or requirements.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Lenkfunktionseinheit wenigstens eine mit dem selbsthemmenden Getriebe gekoppelte Aktoreinheit, insbesondere die bereits zuvor genannte Aktoreinheit, umfasst, welche dazu vorgesehen ist, über das selbsthemmenden Getriebe eine haptische Rückmeldung auf die Lenkhand habe zu übertragen. Hierdurch kann insbesondere eine Flexibilität erhöht und/oder ein benötigter Bauraum weiter reduziert werden. Insbesondere können hierdurch die vorhandenen Bauteile optimal zur Kraftübertragung zwischen der Aktoreinheit und der Lenkhandhabe genutzt werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit ausfallsicher G,fail-safe“) ausgebildet ist, wodurch insbesondere eine Betriebssicherheit erhöht werden kann. Furthermore, it is proposed that the steering function unit comprises at least one actuator unit coupled to the self-locking transmission, in particular the previously mentioned actuator unit, which is intended to transmit a haptic feedback to the steering hand via the self-locking transmission. In this way, in particular flexibility can be increased and / or a required installation space can be further reduced. In particular, this allows the existing components are optimally used for power transmission between the actuator and the steering handle. According to a further embodiment of the invention it is proposed that the actuator unit failsafe G, fail-safe ") is formed, whereby in particular a reliability can be increased.

Insbesondere kann die Aktoreinheit wenigstens eine Erfassungseinheit zur Er fassung einer Lenkwinkelinformation von der Lenkhandhabe umfassen, wobei die Erfassungseinheit beispielsweise dazu vorgesehen sein kann, die Lenkwinkelin formation anhand einer Lage eines Läufers des Elektromotors der Aktoreinheit zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Lenkfunktions einheit wenigstens eine eigenständige Erfassungseinheit zur Erfassung einer Lenkwinkelinformation von der Lenkhandhabe umfasst. Hierdurch kann insbe sondere eine vorteilhaft einfache Erfassung der Lenkwinkelinformation erreicht werden. In particular, the actuator unit may comprise at least one detection unit for He acquisition of steering angle information from the steering handle, wherein the detection unit may be provided, for example, to determine the Lenkwinkelin formation based on a position of a rotor of the electric motor of the actuator. Alternatively or additionally, it is proposed that the steering function unit comprises at least one independent detection unit for detecting a steering angle information from the steering handle. As a result, an advantageous simple detection of the steering angle information can be achieved in particular special.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Erfassungseinheit als zweikanaliger Drehmomentsensor ausgebildet ist, wodurch insbesondere eine vorteilhaft re dundante und/oder betriebssichere Erfassung der Lenkwinkelinformation erreicht werden kann. Furthermore, it is proposed that the detection unit is designed as a two-channel torque sensor, whereby in particular an advantageous re dundante and / or reliable detection of the steering angle information can be achieved.

Eine besonders hohe Flexibilität und/oder eine vorteilhaft kostengünstige Ausge staltung kann insbesondere erreicht werden, wenn die Erfassungseinheit wenigs tens ein Torsionselement, vorteilhaft ein Federelement, umfasst, welches dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Fehlerbetriebszustand, insbesondere bei einer Störung und/oder einem Ausfall der Aktoreinheit, eine Beweglichkeit der Lenkhandhabe zu reduzieren und/oder eine begrenzte haptische Rückmeldung auf die Lenkhandhabe zu übertragen. A particularly high degree of flexibility and / or an advantageously cost-effective configuration can be achieved, in particular, if the detection unit comprises at least one torsion element, advantageously a spring element, which is provided in at least one fault operating state, in particular in the case of a fault and / or failure the actuator unit, a mobility of the steering handle to reduce and / or to transmit a limited haptic feedback to the steering handle.

Bevorzugt weist das Torsionselement dabei eine Torsionssteifigkeit von zumin dest 3, 5°/Nm, vorzugsweise von zumindest 4°/Nm und besonders bevorzugt von zumindest 4,5°/Nm, auf, wodurch insbesondere auch in dem Fehlerbetriebszu stand eine ausreichende haptische Rückmeldung bereitgestellt werden kann. In this case, the torsion element preferably has a torsional stiffness of at least 3. 5 ° / Nm, preferably of at least 4 ° / Nm and more preferably of at least 4.5 ° / Nm, whereby in particular also in the Fehlerbetriebs stood provided a sufficient haptic feedback can be.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Aktoreinheit und die Erfassungs einheit mittels derselben Energieversorgungseinheit mit elektrischer Energie ver sorgt werden. Insbesondere kann die Steer-by-Wire- Lenkvorrichtung dabei auch die Energieversorgungseinheit, welche zu einer Energieversorgung der Aktorein heit und der Erfassungseinheit vorgesehen ist, umfassen. Hierdurch können vor teilhaft Kosten sowie ein benötigter Bauraum reduziert werden, da vorteilhaft auf eine zusätzliche redundante Energieversorgungseinheit verzichtet werden kann. In addition, it is proposed that the actuator unit and the detection unit be provided by means of the same power supply unit with electrical energy ver. In particular, the steer-by-wire steering device can also the power supply unit, which is provided to a power supply of the Aktorein unit and the detection unit include. As a result, costs and a required space can be reduced before some costs, since it can be advantageous to dispense with an additional redundant power supply unit.

Die Steer-by-Wire- Lenkvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Steer- by-Wire-Lenkvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funkti onsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bau teilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen. The steer-by-wire steering device should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, in order to fulfill a function described herein, the steer-by-wire steering apparatus may share one of a number of individual elements, components, and units of a number mentioned herein.

Zeichnungen drawings

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombina tion. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln be trachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The skilled person will suitably be the features individually seek and summarize meaningful further combinations.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 zumindest ein Teil eines beispielhaften als Steer-by-Wire- Lenksystem ausgebildeten Lenksystems mit einer Steer-by- Wire- Lenkvorrichtung in einer vereinfachten Darstellung. Fig. 1 at least a portion of an exemplary Steer-by-wire steering system designed as steering system with a steer-by-wire steering device in a simplified representation.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment

Figur 1 zeigt zumindest einen Teil eines beispielhaften Lenksystems 24 in einer vereinfachten Darstellung. Das Lenksystem 24 ist zu einem Einsatz in einem Fahrzeug (nicht dargestellt), insbesondere einem Kraftfahrzeug, vorgesehen.Figure 1 shows at least a portion of an exemplary steering system 24 in a simplified representation. The steering system 24 is intended for use in a vehicle (not shown), in particular a motor vehicle.

Das Lenksystem 24 weist in einem eingebauten Zustand eine Wirkverbindung mit Fahrzeugrädern des Fahrzeugs auf und ist zur Beeinflussung einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorgesehen. Ferner ist das Lenksystem 24 im vorliegenden Fall als Steer-by-Wire- Lenksystem ausgebildet, bei welchem ein Lenkbefehl in zu- mindest einem Betriebszustand ausschließlich elektrisch an die Fahrzeugräder weitergeleitet wird. The steering system 24 in an installed state has an operative connection with vehicle wheels of the vehicle and is provided for influencing a direction of travel of the vehicle. Furthermore, in the present case, the steering system 24 is designed as a steer-by-wire steering system, in which a steering command is transmitted in at least one operating condition is only electrically forwarded to the vehicle wheels.

Das Lenksystem 24 weist einen an sich bekannten Radlenkwinkelsteller (nicht dargestellt) auf, welcher im vorliegenden Fall auch als„Steering Rack Actuator“ bezeichnet wird. Der Radlenkwinkelsteller weist eine Wirkverbindung mit zumin dest zwei der Fahrzeugräder, insbesondere zwei Vorderrädern, auf und ist dazu vorgesehen, eine Lenkvorgabe in eine Lenkbewegung der Fahrzeugräder umzu setzen. The steering system 24 has a known Radlenkwinkelsteller (not shown), which is referred to in the present case as a "Steering Rack Actuator". The Radlenkwinkelsteller has an operative connection with at least two of the vehicle wheels, in particular two front wheels, and is provided to convert a steering input into a steering movement of the vehicle wheels.

Das Lenksystem 24 umfasst ferner eine Steer-by-Wire- Lenkvorrichtung. Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung weist eine, im vorliegenden Fall insbesondere als Lenkrad ausgebildete, Lenkhandhabe 10 auf. Die Lenkhandhabe 10 dient zum Aufbringen eines manuellen Lenkmoments und ist insbesondere zur manuellen Steuerung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs, insbesondere durch einen Fahrer, vorgesehen. Alternativ könnte eine Lenkhandhabe auch als Lenkhebel und/oder Lenkkugel oder dergleichen ausgebildet sein. The steering system 24 further includes a steer-by-wire steering device. The steer-by-wire steering device has a, in the present case in particular designed as a steering wheel, steering handle 10. The steering handle 10 is used for applying a manual steering torque and is in particular for manual control of the direction of travel of the vehicle, in particular by a driver provided. Alternatively, a steering handle could also be designed as a steering lever and / or steering ball or the like.

Die Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung umfasst ferner eine Lenkfunktionseinheit 12. Die Lenkfunktionseinheit 12 ist der Lenkhandhabe 10 zugeordnet. Die Lenkfunk tionseinheit 12 ist mechanisch mit der Lenkhandhabe 10 verbunden. Die Lenk funktionseinheit 12 bildet dabei eine einzelne, zusammenhängende Baugruppe aus, welche auch als„Steering Wheel Actuator“ bezeichnet wird. Die Lenkfunkti onseinheit 12 ist ferner rein elektrisch mit dem Radlenkwinkelsteller verbunden. Im vorliegenden Fall ist die Lenkfunktionseinheit 12 über zumindest eine Verbin dungsleitung 26 mit dem Radlenkwinkelsteller verbunden. Zudem ist die Lenk funktionseinheit 12 über zumindest eine Energieversorgungsleitung 28 mit zu mindest einer Energieversorgungseinheit 22, wie beispielsweise einem Fahr zeugbordnetz und/oder einer Fahrzeugbatterie, verbunden. Darüber hinaus ver fügt die Lenkfunktionseinheit 12 über eine zusätzliche Datenanbindung 32. The steer-by-wire steering device further comprises a steering function unit 12. The steering function unit 12 is associated with the steering handle 10. The steering function unit 12 is mechanically connected to the steering handle 10. The steering function unit 12 forms a single, contiguous assembly, which is also referred to as a "Steering Wheel Actuator". The Lenkfunkti onseinheit 12 is also purely electrically connected to the Radlenkwinkelsteller. In the present case, the steering function unit 12 via at least one connec tion line 26 is connected to the Radlenkwinkelsteller. In addition, the steering is functional unit 12 via at least one power supply line 28 with at least one power supply unit 22, such as a driving onboard power and / or a vehicle battery connected. In addition, ver the steering unit 12 via an additional data connection 32.

Die Lenkfunktionseinheit 12 ist dazu vorgesehen, Signale, Kräfte und/oder Mo mente von der Lenkhandhabe 10, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an die Lenkhandhabe 10, insbesondere direkt, zu übertragen. Im vorliegenden Fall ist die Lenkfunktionseinheit 12 zumindest zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe 10 vorgesehen. Zudem ist die Lenkfunktionseinheit 12 zur Erfassung einer Lenkwinkelinformation von der Lenkhandhabe 10 vorgesehen. Darüber hinaus ist die Lenkfunktionseinheit 12 dazu vorgesehen, ein von einem Fahrer über die Lenkhandhabe 10 wahr nehmbares Lenkgefühl anzupassen und dabei dem Fahrer über die Lenkhand habe 10 eine haptische Rückmeldung von einem Untergrund und/oder von den Fahrzeugrädern zu liefern. The steering function unit 12 is provided to detect signals, forces and / or Mo elements of the steering handle 10, in particular directly, and / or to the steering handle 10, in particular directly to transfer. In the present case, the steering function unit 12 is at least for generating a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle 10 is provided. In addition, the steering function unit 12 is provided for detecting a steering angle information from the steering handle 10. In addition, the steering function unit 12 is provided to adapt to a driver of the steering handle 10 true perceptible steering feel while the driver on the steering hand 10 have to provide a haptic feedback from a substrate and / or the vehicle wheels.

Die Lenkfunktionseinheit 12 ist dabei derart aufgebaut, dass diese in einem Fehlerbetriebszustand, in welchem ein Fehler und/oder Defekt eines Bauteils der Lenkfunktionseinheit 12 auftritt und/oder ein Fehler und/oder ein Ausfall einer Energieversorgung vorliegt, zumindest einen degradierten Betrieb der Steer-by- Wire-Lenkvorrichtung aufrechterhalten kann. The steering function unit 12 is constructed such that in an error operating state in which a fault and / or defect of a component of the steering function unit 12 occurs and / or a fault and / or a power failure, at least one degraded operation of the steer-by - Can maintain wire steering device.

Die Lenkfunktionseinheit 12 umfasst eine Aktoreinheit 16. Die Aktoreinheit 16 ist mit der Energieversorgungsleitung 28 sowie mit der Datenanbindung 32 verbun den. Die Aktoreinheit 16 bildet eine einzelne, zusammenhängende Baugruppe aus, welche auch als„Powerpack“ bezeichnet wird. Die Aktoreinheit 16 ist dabei ausfallsicher („fail-safe“) ausgebildet und wird folglich bei einem Fehler und/oder Defekt abgeschalten oder heruntergefahren. The steering function unit 12 includes an actuator 16. The actuator 16 is the verbun with the power supply line 28 and the data link 32. The actuator unit 16 forms a single, contiguous assembly, which is also referred to as a "power pack". In this case, the actuator unit 16 is designed to be fail-safe ("fail-safe") and is consequently switched off or shut down in the case of an error and / or defect.

Die Aktoreinheit 16 umfasst wenigstens einen Elektromotor 34. Der Elektromotor 34 kann beispielsweise als Asynchronmotor oder als permanenterregter Syn chronmotor ausgebildet sein. Der Elektromotor 34 ist zumindest dazu vorgese hen, eine haptische Rückmeldung auf die Lenkhandhabe 10 zu übertragen. The actuator 16 includes at least one electric motor 34. The electric motor 34 may be formed, for example, as an asynchronous motor or as a permanent-magnet Syn chronous motor. The electric motor 34 is at least vorgese hen to transmit a haptic feedback to the steering handle 10.

Zudem umfasst die Aktoreinheit 16 wenigstens eine Recheneinheit 36 zur Verar beitung der Lenkwinkelinformation und/oder zur Ansteuerung des Elektromotors 34. Dazu umfasst die Recheneinheit 36 zumindest einen Prozessor (nicht darge stellt), beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, und zumindest einen Spei cher (nicht dargestellt). Zudem umfasst die Recheneinheit 36 zumindest ein im Speicher hinterlegtes Betriebsprogramm mit zumindest einer Berechnungsrouti ne, zumindest einer Steuerroutine und zumindest einer Regelroutine. Grundsätz lich könnte eine Recheneinheit jedoch auch separat von einem Elektromotor ausgebildet sein. Zudem könnte eine Aktoreinheit prinzipiell auch mehrere Elekt- romotoren aufweisen. Dabei ist insbesondere auch denkbar, wenigstens einen Elektromotor als Linearmotor auszubilden. In addition, the actuator unit 16 comprises at least one arithmetic unit 36 for processing the steering angle information and / or for controlling the electric motor 34. For this purpose, the arithmetic unit 36 comprises at least one processor (not illustrated), for example in the form of a microprocessor, and at least one memory (not shown). In addition, the arithmetic unit 36 includes at least one stored in the memory operating program with at least one Computungsrouti ne, at least one control routine and at least one control routine. In principle, however, a computing unit could also be formed separately from an electric motor. In addition, an actuator unit could, in principle, also comprise several electrodes. have romotoren. In particular, it is also conceivable to design at least one electric motor as a linear motor.

Ferner umfasst die Lenkfunktionseinheit 12 ein selbsthemmendes Getriebe 14. Das selbsthemmende Getriebe 14 ist zwischen der Aktoreinheit 16 und der Lenkhandhabe 10 angeordnet. Das selbsthemmende Getriebe 14 ist dabei mit der Aktoreinheit 16 und mit der Lenkhandhabe 10 mechanisch gekoppelt. Das selbsthemmende Getriebe 14 ist zu einer Verbindung sowie einer Kraftübertra gung zwischen der Aktoreinheit 16 und der Lenkhandhabe 10 vorgesehen. Das selbsthemmende Getriebe 14 ist dabei derart zwischen der Aktoreinheit 16 und der Lenkhandhabe 10 angeordnet, dass die Aktoreinheit 16 über das selbst hemmenden Getriebe 14 eine haptische Rückmeldung auf die Lenkhandhabe 10 übertragen kann. Furthermore, the steering function unit 12 includes a self-locking gear 14. The self-locking gear 14 is disposed between the actuator unit 16 and the steering handle 10. The self-locking gear 14 is mechanically coupled to the actuator unit 16 and the steering handle 10. The self-locking gear 14 is provided for connection and a power transmission between the actuator unit 16 and the steering handle 10. The self-locking gear 14 is arranged between the actuator unit 16 and the steering handle 10 such that the actuator unit 16 via the self-locking gear 14 can transmit a haptic feedback to the steering handle 10.

Des Weiteren ist das selbsthemmende Getriebe 14 mechanisch ausgebildet und weist eine inhärente Selbsthemmung auf. Das selbsthemmende Getriebe 14 ist als Schneckengetriebe ausgebildet. Im vorliegenden Fall ist das selbsthemmen de Getriebe 14 als Übersetzungsgetriebe ausgebildet, wobei ein Übersetzungs verhältnis des Übersetzungsgetriebes derart gewählt und/oder eingestellt ist, dass das Übersetzungsgetriebe eine inhärente Selbsthemmung aufweist. Alter nativ könnte ein selbsthemmendes Getriebe jedoch auch als Zahnradgetriebe, als Zahnstangengetriebe, als Kegelradgetriebe und/oder als Planetengetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Furthermore, the self-locking gear 14 is mechanically formed and has an inherent self-locking. The self-locking gear 14 is designed as a worm gear. In the present case, the self-locking de transmission 14 is designed as a transmission gear, wherein a translation ratio of the transmission gear is selected and / or adjusted so that the transmission gear has an inherent self-locking. Age natively, however, a self-locking gear could also be designed as a gear transmission, as a rack gear, as a bevel gear and / or as a planetary gear or the like.

Zur Erfassung der Lenkwinkelinformation von der Lenkhandhabe 10 umfasst die Lenkfunktionseinheit 12 ferner wenigstens eine eigenständige Erfassungseinheit 18. Die Erfassungseinheit 18 ist mit der Verbindungsleitung 26 verbunden. Fer ner ist die Erfassungseinheit 18 mit einer Übertragungsleitung 30 zur Energie übertragung zwischen der Aktoreinheit 16 und der Erfassungseinheit 18 verbun den. Hierdurch sind die Aktoreinheit 16 und die Erfassungseinheit 18 mittels der selben Energieversorgungseinheit 22 mit elektrischer Energie versorgbar. Die Erfassungseinheit 18 ist im vorliegenden Fall zudem als zweikanaliger Drehmo mentwinkelsensor ausgebildet, wobei ein erster Kanal mit der Verbindungsleitung 26 und ein zweiter Kanal mit der Übertragungsleitung 30 verbunden ist. Die Erfassungseinheit 18 umfasst ferner wenigstens ein Torsionselement 20. Das Torsionselement 20 ist dabei beispielhaft als Federelement ausgebildet. Das Torsionselement 20 weist eine Torsionssteifigkeit von zumindest 3,5°/Nm auf.For detecting the steering angle information from the steering handle 10, the steering function unit 12 further comprises at least one independent detection unit 18. The detection unit 18 is connected to the connection line 26. Fer ner is the detection unit 18 with a transmission line 30 for energy transfer between the actuator unit 16 and the detection unit 18 verbun the. As a result, the actuator unit 16 and the detection unit 18 can be supplied with electrical energy by means of the same energy supply unit 22. The detection unit 18 is also formed in the present case as a two-channel Torque angle sensor, wherein a first channel to the connecting line 26 and a second channel to the transmission line 30 is connected. The detection unit 18 further comprises at least one torsion element 20. The torsion element 20 is formed as an example as a spring element. The torsion element 20 has a torsional stiffness of at least 3.5 ° / Nm.

Das Torsionselement 20 ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Fehlerbe triebszustand, insbesondere bei einer Störung und/oder einem Ausfall der Ak toreinheit 16, eine Beweglichkeit der Lenkhandhabe 10 zu reduzieren und/oder eine begrenzte haptische Rückmeldung auf die Lenkhandhabe 10 zu übertragen. Alternativ ist jedoch auch denkbar, eine Erfassungseinheit als herkömmlichen Lenkwinkelsensor und/oder Drehmomentsensor auszubilden. Zudem könnte ein Torsionselement prinzipiell auch als beliebiges von einem Federelement abwei chendes Torsionselement ausgebildet sein. The torsion element 20 is provided to drive in at least one Fehlerbe, in particular in a fault and / or failure of the Ak gate unit 16, a mobility of the steering handle 10 to reduce and / or to transmit a limited haptic feedback to the steering handle 10. Alternatively, however, it is also conceivable to form a detection unit as a conventional steering angle sensor and / or torque sensor. In addition, a torsion element could in principle also be formed as any of a spring element deviating chendes torsion.

In einem Normalbetriebszustand ist nun die Aktoreinheit 16 dazu vorgesehen, die Lenkwinkelinformation von der Lenkhandhabe 10 an den Radlenkwinkelsteller weiterzuleiten, sicherzustellen, dass sich die Lenkhandhabe 10 nicht aufgrund eines fehlenden Lenkwiderstands und/oder Rückstellmoments unkontrolliert be wegt, sowie eine haptische Rückmeldung auf die Lenkhandhabe 10 zu übertra gen. In a normal operating state, the actuator unit 16 is now provided to forward the steering angle information from the steering handle 10 to the Radlenkwinkelsteller, ensure that the steering handle 10 is not uncontrolled be due to a lack of steering resistance and / or restoring torque, as well as a haptic feedback to the steering handle 10th transferred to.

In zumindest einem Fehlerbetriebszustand, insbesondere bei einer Störung und/oder einem Ausfall der Aktoreinheit 16, ist die Erfassungseinheit 18 dazu vorgesehen, die Lenkwinkelinformation von der Lenkhandhabe 10 direkt an den Radlenkwinkelsteller weiterzuleiten. Ferner kann das selbsthemmende Getriebe 14 aufgrund seiner inhärenten Selbsthemmung eine unkontrollierte Bewegung der Lenkhandhabe 10 vermeiden, wodurch vorteilhaft eine Betriebssicherheit des Lenksystems 24 erhöht werden kann. Darüber hinaus kann in dem Fehlerbe triebszustand das Torsionselement 20 eine begrenzte haptische Rückmeldung auf die Lenkhandhabe 10 übertragen und somit eine haptische Rückmeldung von einem Untergrund und/oder von Fahrzeugrädern des Fahrzeugs liefern. Folglich sind sämtliche sicherheitskritischen und/oder sicherheitsrelevanten Funktionen redundant ausgeführt. In at least one fault operating state, in particular in the case of a fault and / or a failure of the actuator unit 16, the detection unit 18 is provided to forward the steering angle information from the steering handle 10 directly to the Radlenkwinkelsteller. Furthermore, the self-locking gear 14 can avoid an uncontrolled movement of the steering handle 10 due to its inherent self-locking, whereby advantageously a reliability of the steering system 24 can be increased. In addition, in the Fehlerbe operating state, the torsion element 20 transmitted a limited haptic feedback to the steering handle 10 and thus provide a haptic feedback from a substrate and / or vehicle wheels of the vehicle. Consequently, all safety-critical and / or safety-relevant functions are redundant.

Claims

claims

1. Steer-by-wire steering device with at least one steering handle (10) and with at least one steering function unit (12), which at least for He generation of a steering resistance and / or a restoring torque to the steering handle (10) is provided, characterized in that the steering function unit (12) comprises at least one self-locking gear (14).

2. steer-by-wire steering device according to claim 1, characterized in that the self-locking gear (14) is a transmission gear.

3. steer-by-wire steering apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the steering function unit (12) comprises at least one with the self-locking gear (14) coupled actuator unit (16), wel che is provided on the self-locking gear (14) to transmit a haptic feedback to the steering handle (10).

4. steer-by-wire steering device according to claim 3, characterized in that the actuator unit (16) is formed fail-safe.

5. steer-by-wire steering device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the steering function unit (12) we least one independent detection unit (18) for detecting a steering angle information from the steering handle (10).

6. steer-by-wire steering device according to claim 5, characterized in that the detection unit (18) is designed as a two-channel torque sensor.

7. steer-by-wire steering apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the detection unit (18) comprises at least one torsion element (20), which is provided in at least one operating conditions Fehlerbe a mobility of the steering handle (10) reduce and / or a limited haptic feedback on the steering handle

(10) to transfer.

8. steer-by-wire steering device according to claim 7, characterized in that the torsion element (20) has a torsional rigidity of at least 3.5 ° / Nm.

9. Steer-by-wire steering device at least according to claim 3 and 5,

characterized in that the actuator unit (16) and the detection unit (18) by means of the same power supply unit (22) are supplied with electrical energy.

10. Steering system (24) with at least one steer-by-wire steering device according to one of the preceding claims.