DE102020206879A1

DE102020206879A1 - Verstaubare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020206879A1
Application number: DE102020206879.8A
Authority: DE
Inventors: Robert Galehr; Sedat Sen; Andreas Willi
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2020-06-03
Publication date: 2021-12-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstaubare Lenksäule (2) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Lenkstange (14), die zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Position verstellbar ist, eine Sensoreinheit (15) zum Messen der Verstellposition der Lenkstange (14) und eine elektronische Steuereinheit (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (15) dazu eingerichtet ist, einen Fehlerfall in der Verstellbewegung der Lenkstange (14) zu erkennen und bei einem erkannten Fehlerfall zumindest eine entsprechende Fehlermeldung an die Steuereinheit (16) zu senden.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstaubare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Lenkstange, die zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Position verstellbar ist, eine Sensoreinheit zum Messen der Verstellposition der Lenkstange und eine elektronische Steuereinheit.
Verstaubare Lenksäulen sind sowohl ver- als auch entstaubar, das heißt deren Lenkstangen sowohl in von dem Fahrer abgewandter Richtung als auch in zu dem Fahrer hingewandter Richtung verschiebbar. Insofern sind verstaubare Lenksäulen im Sinne von ver- und entstaubare Lenksäulen zu verstehen. Die Lenkstange ist entlang eines Verstellwegs verschiebbar.
Die Lenkstange ist um ihre Längsachse in einer Manteleinheit oder in einer in der Manteleinheit aufgenommenen Stelleinheit drehbar gelagert, wobei die Manteleinheit von einer Trageinheit getragen ist, die an der Fahrzeugkarosserie anbringbar ist. Dadurch, dass die Stelleinheit in einer mit der Trageinheit verbundenen Manteleinheit, auch als Kastenschwinge bezeichnet, in Richtung der Längsachse teleskopartig verschiebbar aufgenommen ist, kann eine Längsverstellung erfolgen. Eine Höhenverstellung kann dadurch realisiert sein, dass die Stelleinheit oder eine diese aufnehmende Manteleinheit verschwenkbar an der Trageinheit gelagert ist. An dem zu dem Fahrer hingewandten Ende der Lenkstange ist ein Lenkrad befestigt. Die Verstellung der Stelleinheit in Längs- bzw. Höhenverstellrichtung ermöglicht die Einstellung einer ergonomisch optimalen Lenkradposition relativ zur Fahrerposition in Betriebsstellung, auch als Fahr- oder Bedienposition bezeichnet, in der ein manueller Lenkeingriff erfolgen kann. Die Längs- und Höhenverstellung ist ferner wichtig für die Optimierung der Sicht des Fahrers auf die Anzeige-/Instrumententafel bzw. das Armaturenbrett des Fahrzeugs.
Die Längs- und Höhenverstellung von Lenksäulen kann unter Verwendung von jeweils mindestens einem elektrischen Stellmotor vorgenommen werden. Solche Lenksäulen werden als elektrisch verstellbare Lenksäulen bezeichnet.
Insbesondere für teilautomatisierte oder hochautomatisierte Kraftfahrzeuge, die sowohl manuell durch einen menschlichen Fahrer als auch autonom durch ein intelligentes Fahrsystem gesteuert bzw. gefahren werden können, sind elektrisch verstellbare Lenksäulen, die verstaubar sind, von großer Bedeutung. Um das Fahrzeug manuell steuern zu können, ist die Lenksäule in einen sogenannten Entstauzustand zu verbringen. Um das Fahrzeug autonom steuern zu lassen, kann die Lenksäule in einen sogenannten Verstauzustand verbracht werden.
Der Entstauzustand einer verstaubaren Lenksäule entspricht der Situation einer konventionellen bzw. nicht verstaubaren Lenksäule. Das heißt, die Lenksäule ist durch die Längs- und Höhenverstellung derart verstellt, dass die Lenkstange und somit das Lenkrad innerhalb des Cockpits bzw. der Fahrerkabine bzw. der Fahrgastzelle zur Lenkbefehleingabe positioniert ist.
In dem Verstauzustand einer verstaubaren, elektrisch verstellbaren Lenksäule ist diese durch die Längs- und Höhenverstellung derart verstellt, dass die Lenkstange und somit das Lenkrad außerhalb des Cockpits bzw. der Fahrerkabine bzw. der Fahrgastzelle, jedenfalls außerhalb der Reichweite des menschlichen Fahrers und innerhalb des Armaturenbretts oder innerhalb des Motorraums, positioniert ist. Durch das Verbringen der Lenksäule in das Armaturenbrett ist für den Fahrer zusätzlicher Raum in dem Cockpit bzw. der Fahrerkabine bzw. der Fahrgastzelle geschaffen. Dadurch hat der Fahrer die Möglichkeit, sich während der Fahrt anderen Beschäftigungen als das Steuern bzw. Fahren zu widmen. So könnte er seinen Sitz in eine bequeme Position zum Entspannen, in eine aufrechte Position zum Lesen, in eine horizontale Position zum Ruhen bzw. Schlafen verbringen. Ebenso könnte er seinen Sitz in das Fahrzeuginnere richten, um sich anderen Fahrzeuginsassen zuzuwenden.
Bei verstaubaren Lenksäulen ist der Verstellweg der Lenkstange im Vergleich zu nicht verstaubaren Lenksäulen erhöht. Insbesondere durch die erhöhte Länge der Lenkstange bei der Längsverstellung sind sicherheitskritische Funktionen des Kraftfahrzeugs negativ beeinflusst oder gefährdet. Zu solchen sicherheitskritischen Funktionen zählen die Lenkfunktion des Lenkrades und die Funktion des Lenkrad-Airbags. Es ist allgemein wünschenswert die Sicherheit der Fahrzeuginsassen zu erhöhen bzw. zu verbessern.
Zur Erhöhung der Sicherheit der Fahrzeuginsassen ist aus DE 10 2016 125 839 A1 bekannt, eine verstaubare Lenksäule mit einem Lenkspindelpositionssensor vorzusehen, deren Lenkspindel mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten verstellbar ist. Ein mögliches Aufprallereignis, das heißt ein möglicher Crashfall, kann erfasst werden. Bei Erfassung eines möglichen Crashfalls kann die Lenkspindel mit einer schnelleren bzw. erhöhten Geschwindigkeit in den Entstauzustand verstellt werden, um dem Fahrer zu ermöglichen, zur Verhinderung des Crashfalls in die Lenkung des Fahrzeugs einzugreifen, oder um die vollständige Entfaltung des Lenkrad-Airbags im Crashfall zu ermöglichen. Mit welcher Geschwindigkeit die Lenkspindel verstellt wird ist abhängig von der akuten Situation des Fahrzeugs, insbesondere davon, ob ein mögliches Aufprallereignis erfasst worden ist.
Nachteilig an dieser Lösung ist jedoch, dass lediglich ein möglicher Crashfall erfasst wird, um daraufhin die Lenkspindel mit einer schnelleren Geschwindigkeit zu verstellen. Wenn jedoch während der Verstellbewegung selbst ein Problem auftritt, kann sich die Lenkspindel nicht weiter bestimmungsgemäß verstellen. Der Fahrer kann dann nicht mehr zur Verhinderung des Crashfalls in die Lenkung des Fahrzeugs einzugreifen. Auch kann sich dann der Lenkrad-Airbag nicht vollständig entfalten.
Im Lichte der voranstehend erläuterten Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verstaubare Lenksäule mit verbesserter Sicherheit für die Fahrzeuginsassen zur Verfügung zu stellen.
Darstellung der Erfindung
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch eine verstaubare Lenksäule mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es wird eine verstaubare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend eine Lenkstange, die zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Position verstellbar ist, eine Sensoreinheit zum Messen der Verstellposition der Lenkstange und eine elektronische Steuereinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit dazu eingerichtet ist, einen Fehlerfall in der Verstellbewegung der Lenkstange zu erkennen und bei einem erkannten Fehlerfall zumindest eine entsprechende Fehlermeldung an die Steuereinheit zu senden.
Die zumindest eine Fehlermeldung enthält Informationen bzw. Daten zur möglichst umfangreichen und vollständigen Darstellung des erkannten Fehlerfalls. Ein Fehlerfall bzw. ein Fehler bzw. eine Fehlfunktion umfasst jede Art von unerwünschten Verhaltens und/oder Defekten. Dadurch, dass die Sensoreinheit dazu eingerichtet ist, einen Fehlerfall in der Verstellbewegung der Lenkstange zu erkennen und bei einem erkannten Fehlerfall zumindest eine entsprechende Fehlermeldung an die Steuereinheit zu senden, kann frühzeitig auf den erkannten Fehlerfall durch Einleitung weiterer Maßnahmen zum Schutz der Fahrzeuginsassen reagiert werden. Dies verbessert die Sicherheit für die Insassen des Fahrzeugs.
Die Lenkstange kann als teleskopierbares, mehrgliedriges Element ausgestaltet sein, wobei die einzelnen Elemente relativ zueinander verlagerbar bzw. verschiebbar sind, und zwar entlang deren gemeinsamer Längsachse, sodass die Länge der Lenkstange veränderbar ist.
In vorteilhafter Weise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, zumindest eine Fehlermeldung zu empfangen und daraufhin zumindest eine Sicherheitsmaßnahme zur Verbesserung der Sicherheit der Insassen des Kraftfahrzeugs einzuleiten. Die Steuereinheit dient als Auswerte- bzw. Recheneinheit der Lenksäule, die dazu eingerichtet ist, auf Grundlage der empfangenen Fehlermeldungen und eines hinterlegten Algorithmus' zur Implementierung beispielsweise eines vordefinierten Entscheidungsbaums, zu entscheiden, wie viele und welche Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten sind. Die Einleitung von Sicherheitsmaßnahmen kann in Form einer Übermittlung von zumindest einem Steuersignal an entsprechende Subsysteme bzw. Baugruppen oder einzelne Einrichtungen der Lenksäule oder des Fahrzeugs umgesetzt werden.
In weiter vorteilhafter Weise ist die Steuereinheit dazu eingerichtet, die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit von der zumindest einen Fehlermeldung einzuleiten. Die Steuereinheit dient als Auswerte- bzw. Recheneinheit der Lenksäule, die dazu eingerichtet ist, auf Grundlage der empfangenen Fehlermeldungen, das heißt auf Grundlage der der Steuereinheit übermittelten Informationen bzw. Daten, zu entscheiden, wie viele und welche Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten sind.
In noch weiter vorteilhafter Weise ist die Sensoreinheit dazu eingerichtet, die Verstellposition der Lenkstange unmittelbar oder anhand der Position eines sich mit der Lenkstange bewegenden Bauteils zu erfassen. Solche Sensoreinheiten werden auch als direkte Lenksäulenpositionssensoren bezeichnet. Sie messen die Position des Führungskastens oder der Kastenschwinge oder eines Teils, das sich genau so bewegt, entlang der Längsachse.
Alternativ kann die Sensoreinheit dazu eingerichtet sein, die Verstellposition der Lenkstange mittelbar oder anhand der Position eines sich über zumindest ein Getriebe mit der Lenkstange bewegenden Bauteils zu erfassen. Solche Sensoreinheiten werden auch als indirekte Lenksäulenpositionssensoren bezeichnet. Sie messen die Position eines Teiles, das über ein oder mehrere Getriebe mit der Lenksäulenposition gekoppelt ist.
Bevorzugt ist die Sensoreinheit ein Positionssensor oder ein Referenzsensor.
Weiter ist es bevorzugt, dass die Auflösung der Sensoreinheit derart ist, dass zumindest zwei verschiedene Verstellpositionen der Lenkstange unterscheidbar sind. Die Auflösung der Sensoreinheit kann ein Wert zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise 0,25 mm, sein.
Die Steuereinheit entscheidet, ob und bejahendenfalls welche Sicherheitsmaßnahme oder Sicherheitsmaßnahmen ausgeführt wird bzw. werden, wobei Sicherheitsmaßnahmen dazu dienen, die Sicherheit der Fahrzeuginsassen zu verbessern. Die Steuereinheit kann derart eingerichtet sein, bei dieser Entscheidung mindestens eine Fehlermeldung zu berücksichtigen.
Die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme kann das Speichern eines Fehlerprotokolls umfassen. Die Lenksäule kann einen Fehlerspeicher aufweisen, der dazu eingerichtet ist, das Fehlerprotokoll zu speichern. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, das Fehlerprotokoll zu speichern.
Die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme kann das Anhalten der Verstellbewegung der Lenkstange umfassen. Bei der Verstellbewegung kann es sich um eine Längsverstellung und/oder eine Höhenverstellung der Lenkstange handeln.
Die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme kann das Warnen des Fahrers und/oder eines Benutzers und/oder eines Insassen des Kraftfahrzeugs umfassen. Zu diesem Zweck kann die Lenksäule oder das Kraftfahrzeug zumindest ein Mittel aufweisen, das dazu eingerichtet ist, ein Signal zu erzeugen, das den Fahrer und/oder einen Benutzer und/oder einen Insassen des Kraftfahrzeugs visuell, beispielsweise durch Aufleuchten oder Blinken eines Leuchtmittels, und/oder akustisch, beispielsweise durch das Erklingen eines Warntons, und/oder taktil bzw. haptisch, beispielsweise durch Vibrieren des Lenkrads durch einen Aktuator mit einer bestimmten Frequenz, zu warnen. Auf diese Weise wird der Fahrer, Benutzer und/oder Insasse des Kraftfahrzeugs auf leicht verständliche und intuitive Art über eine Fehlfunktion oder eine bevorstehende Fehlfunktion der Lenksäule informiert.
Die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme kann das Verstellen der Lenkstange umfassen, und zwar derart, dass ein Referenzsensor angefahren oder überfahren wird. Das An- oder Überfahren eines Referenzsensors dient dazu, die Richtigkeit der Messung der Lenkstangenverstellposition zu überprüfen bzw. zu validieren und im Falle festgestellter, mangelnder Richtigkeit weitere Maßnahmen einzuleiten. Zum Beispiel ist es möglich, den Messwert für die Lenkstangenverstellposition anhand des durch den Referenzsensor bereitgestellten Referenzwerts zu korrigieren, falls die gemessene Lenkstangenverstellposition von der Referenzverstellposition der Lenkstange um mehr als einen vordefinierten Schwell- bzw. Grenzwert abweicht.
Die Sensoreinheit kann dazu eingerichtet sein, die Verstellposition der Lenkstange zu messen und an die Steuereinheit zu senden.
Die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme kann das Verstellen der Lenkstange umfassen, und zwar derart, dass ein mechanischer Anschlag angefahren wird. Auch dies dient dazu, die Richtigkeit der Messung der Lenkstangenverstellposition zu überprüfen und im Falle mangelnder Richtigkeit weitere Maßnahmen einzuleiten. Denn die Verstellposition der Lenkstange ist, wenn die Lenkstange einen bestimmten, mechanischen Anschlag anfährt, aufgrund der definierten und bekannten Geometrie der Lenksäule und aller ihrer Bestandteile vorbekannt und daher in der Steuereinheit hinterlegbar. Die beim Erreichen des bestimmten, mechanischen Anschlags eingenommene Verstellposition der Lenkstange ermöglicht es, den Messwert für die Lenkstangenverstellposition zu korrigieren, falls die gemessene Lenkstangenverstellposition von der vorbekannten Verstellposition der Lenkstange um mehr als einen vordefinierten Schwell- bzw. Grenzwert abweicht.
Die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme kann das Anhalten der Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs umfassen, wenn das Kraftfahrzeug in einem autonomen Fahrbetrieb ist. Potentiell gefährliche Folgen zu Lasten der Sicherheit der Fahrzeuginsassen aufgrund einer Weiterfahrt des Fahrzeugs können so vermieden werden.
Die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme kann das Reduzieren und/oder Begrenzen der Fahrgeschwindigkeit, der Fahrbeschleunigung und/oder der Motorleistung des Kraftfahrzeugs umfassen. Das Fahrzeug ist nach Einleitung dieser Sicherheitsmaßnahme lediglich noch in der Lage mit reduzierter und/oder begrenzter Geschwindigkeit zu fahren, begrenzt zu beschleunigen und/oder mit begrenzter Motorleistung zu fahren. Potentiell gefährliche Folgen zu Lasten der Sicherheit der Fahrzeuginsassen aufgrund einer Fahrt mit normaler oder überhöhter Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Motorleistung können so vermieden werden.
Die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme kann das Verweigern des Übergangs von einem manuellen Fahrbetrieb in einen autonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs und/oder des Übergangs von einem autonomen Fahrbetrieb in einen manuellen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs umfassen. In bestimmten Situationen kann es für die Fahrzeuginsassen sicherer sein, wenn das Fahrzeug in einem manuellen Fahrbetrieb verbleibt, da beispielweise der menschliche Fahrer Umstände oder Situationen besser einschätzen kann als ein computergesteuertes Fahrsystem, das die Umwelt stets durch Sensoren erfasst, durch Algorithmen bewertet und durch geeignete Mittel die Bewertungsergebnisse umsetzt. Dagegen kann es in bestimmten anderen Situation sicherer für die Fahrzeuginsassen sein, wenn das Fahrzeug in einem autonomen Fahrbetrieb verbleibt, da beispielsweise ein computergesteuertes Fahrsystem schnellere und kräftigere Lenkeingaben tätigen kann als ein menschlicher Fahrer dies könnte.
Die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme kann das Verweigern des Auslösens des Airbags des Kraftfahrzeugs umfassen, wenn ein den Airbag auslösendes Ereignis eintritt. Das Auslösen des Airbags wird beispielsweise verweigert, wenn der sich entfaltende Airbag einen größeren Schaden anrichten würde als ein Schaden, der entstünde, wenn sich der Airbag nicht entfaltet.
Figurenliste
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen

1 ein Steer-by-Wire-Lenksystem mit einer erfindungsgemäßen, verstaubaren Lenksäule in einer perspektivischen, schematischen Darstellung,
2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, verstaubaren Lenksäule in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung,
3 die Lenksäule aus 2 in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung,
4 die Lenksäule aus den 2 und 3 in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung,
5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, verstaubaren Lenksäule in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung,
6 die Lenksäule aus 5 in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung und
7 die Lenksäule aus den 5 und 6 in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung.

Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und sind daher in der Regel jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
1 zeigt ein Steer-by-Wire-Lenksystem 1 mit einer erfindungsgemäßen, verstaubaren Lenksäule 2 in einer perspektivischen, schematischen Darstellung von schräg vorne in Fahrzeugfahrtrichtung, wobei der verbesserten Übersicht halber für die Beschreibung der Erfindung nicht wesentliche Bestandteile nicht dargestellt sind.
Das Steer-by-Wire-Lenksystem 1 umfasst neben der Lenksäule 2 einen Feedbackaktuator 3 und einen Lenksteller 4 zur Einwirkung auf die gelenkten Räder 5 des Kraftfahrzeugs, das heißt auf die Fahrzeugräder 5. Der Lenksteller 4 ist über ein Lenkgetriebe 6 mechanisch mit den gelenkten Rädern 5 gekoppelt. Das Lenkgetriebe 6 umfasst ein Ritzel 7 und eine gezahnte Koppelstange 8, wobei das Lenkgetriebe 6 zur Übersetzung einer rotatorischen Bewegung des Ritzels 7 in eine translatorische Bewegung der Koppelstange 8 entlang deren Längsachse dient. An dem dem Fahrer zugewandten Ende der Lenksäule 2 ist ein Lenkrad 9 zur Eingabe eines Fahrerlenkwunsches bzw. Lenkbefehls befestigt. Die sich entlang ihrer Längsachse linear bewegende Koppelstange 8 ist jeweils zu beiden Seiten des Kraftfahrzeugs mechanisch mit einer Spurstange 10 gekoppelt. Die Spurstangen 10 sind wiederum jeweils mit den Fahrzeugrädern 5 mechanisch gekoppelt.
Zur Ermöglichung eines Datenaustauschs zwischen der Lenksäule 2 und/oder dem Feedbackaktuator 3 einerseits und dem Lenksteller 4 andererseits verbindet eine als Datenkabel ausgebildete Datenübertragungseinrichtung 11 die Lenksäule 2 und/oder den Feedbackaktuator 3 mit dem Lenksteller 4 elektrisch miteinander. Der Feedbackaktuator 3 und die Lenksäule 2 sind jeweils dazu eingerichtet, Informationen bzw. Daten miteinander auszutauschen. Die Datenübertragungseinrichtung 11 kann Daten bidirektional übertragen. In dieser Ausführungsform ist der Feedbackaktuator 3 als gesondertes, mit der Lenksäule 2 verbindbares Element ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar und möglich, dass der Feedbackaktuator 3 als integrales Element der Lenksäule 2 ausgebildet ist.
Die 2 bis 4 zeigen jeweils eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, verstaubaren Lenksäule 2 in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung. Die Lenksäule 2 umfasst eine Kastenschwinge 12, die auch als Trageinheit bezeichnet werden kann. Die Kastenschwinge 12 umfasst wiederum einen Führungskasten 13, der auch als Stelleinheit bezeichnet werden kann.
Die für ein Kraftfahrzeug geeignete, verstaubare Lenksäule 2 umfasst weiter eine drehbar gelagerte Lenkstange 14, die zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Position verstellbar ist, eine Sensoreinheit 15 zum Messen der Verstellposition der Lenkstange 14 und eine elektronische Steuereinheit 16 (vgl. 1). Die Sensoreinheit 15 ist dazu eingerichtet, einen Fehlerfall in der Verstellbewegung der Lenkstange 14 zu erkennen und bei einem erkannten Fehlerfall zumindest eine entsprechende Fehlermeldung an die Steuereinheit 16 zu senden.
Die Lenkstange 14 ist zweigliedrig ausgeführt und umfasst ein Lenkstangenrohr 17 und eine in dem Lenkstangenrohr 17 angeordnete Spindelwelle 18. Das Lenkstangenrohr 17 ist in dem Führungskasten 13 angeordnet und ist in dem Führungskasten 13 durch Drehlager 19 in Form von Wälzkugellager drehbar gelagert. Das Lenkstangenrohr 17 umschließt die Spindelwelle 18 koaxial und ist entlang deren gemeinsamer Längsachse 20 linear verschiebbar. Die Lenkstange 14 ist teleskopierbar, das heißt das Lenkstangenrohr 17 ist relativ zu der Spindelwelle 18 verlagerbar bzw. verschiebbar, und zwar entlang der gemeinsamen Längsachse 20, sodass die Länge der Lenkstange 14 veränderbar ist.
Die als ein Positionssensor ausgestaltete Sensoreinheit 15 umfasst ein fest mit der Kastenschwinge 12 verbundenes, erstes Sensorelement 21 und ein fest mit dem Führungskasten 13 verbundenes, zweites Sensorelement 22. Wenn sich das Lenkstangenrohr 17 und die Spindelwelle 18 entlang der Längsachse 20 axial aufeinander zu verschieben, das heißt wenn sich die Länge der Lenkstange 14 verkürzt, verlagern sich auch das erste Sensorelement 21 und das zweite Sensorelement 22 relativ zueinander entlang der Längsachse 20. Die Sensoreinheit 15 misst die Verstellposition der Lenkstange 14 als absoluten Wert und übermittelt diesen an die Steuereinheit 16 zur weiteren Verarbeitung.
2 zeigt die verstaubare Lenksäule 2 in der maximal ausgefahrenen Stellung bzw. in einem Entstauzustand. Die Lenkstange 14 hat in diesem Zustand ihre größtmögliche Länge. Der Sensorwert der Sensoreinheit 15 beträgt in diesem Zustand beispielsweise 0 mm.
3 zeigt die verstaubare Lenksäule 2 in einer in etwa mittigen Stellung bzw. in einem Zustand in etwa mittig zwischen Entstauzustand und Verstauzustand. Die Lenkstange 14 hat in diesem Zustand eine mittlere Länge. Der Sensorwert der Sensoreinheit 15 beträgt in diesem Zustand beispielsweise 50 mm.
4 zeigt die verstaubare Lenksäule 2 in der maximal eingefahrenen Stellung bzw. in einem Verstauzustand. Die Lenkstange 14 hat in diesem Zustand ihre kleinstmögliche Länge. Der Sensorwert der Sensoreinheit 15 beträgt in diesem Zustand beispielsweise 100 mm.
Die 5 bis 7 zeigen jeweils eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, verstaubaren Lenksäule 2 in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung. Im Vergleich zu den 2 bis 4 ist die Lenksäule 2 in weiten Teilen identisch aufgebaut, sodass auf die Beschreibung der 2 bis 4 in weiten Teilen verwiesen werden darf, umfasst die Lenksäule 2 gemäß 5 bis 7 allerdings eine als ein Referenzsensor ausgestaltete Sensoreinheit 15.
5 zeigt die verstaubare Lenksäule 2 in der maximal ausgefahrenen Stellung bzw. in einem Entstauzustand. Die Lenkstange 14 hat in diesem Zustand ihre größtmögliche Länge, die definiert ist durch einen mechanischen Anschlag. Das erste Sensorelement 21 und das zweite Sensorelement 22 sind in diesem Zustand räumlich voneinander entfernt bzw. sich nicht gegenüberliegend angeordnet. Der Sensorwert der Sensoreinheit 15 beträgt in diesem Zustand beispielsweise 0.
6 zeigt die verstaubare Lenksäule 2 in einer in etwa mittigen Stellung bzw. in einem Zustand in etwa mittig zwischen Entstauzustand und Verstauzustand. Die Lenkstange 14 hat in diesem Zustand eine mittlere Länge. Das erste Sensorelement 21 und das zweite Sensorelement 22 sind in diesem Zustand auf eine minimale räumliche Entfernung reduziert bzw. sich gegenüberliegend angeordnet. Der Sensorwert der Sensoreinheit 15 beträgt in diesem Zustand beispielsweise 1.
7 zeigt die verstaubare Lenksäule 2 in der maximal eingefahrenen Stellung bzw. in einem Verstauzustand. Die Lenkstange 14 hat in diesem Zustand ihre kleinstmögliche Länge, die definiert ist durch einen mechanischen Anschlag. Das erste Sensorelement 21 und das zweite Sensorelement 22 sind in diesem Zustand räumlich voneinander entfernt bzw. sich nicht gegenüberliegend angeordnet. Der Sensorwert der Sensoreinheit 15 beträgt in diesem Zustand beispielsweise 1. Die Zustände gemäß der 5 und 7 sind dadurch voneinander unterscheidbar, dass die jeweilige Bewegungsrichtung erfasst wird. Das heißt, der Zustand gemäß 5 ist gekennzeichnet durch einen Sensorwert von beispielsweise 0 und durch eine Bewegungsrichtung, die einer Verlängerung der Länge der Lenkstange 14 entspricht. Demgegenüber ist der Zustand gemäß 7 gekennzeichnet durch denselben Sensorwert von beispielsweise 0 und durch eine Bewegungsrichtung, die einer Verkürzung der Länge der Lenkstange 14 entspricht.
Bezugszeichenliste

1: Steer-by-Wire-Lenksystem
2: Lenksäule
3: Feedbackaktuator
4: Lenksteller
5: Fahrzeugrad
6: Lenkgetriebe
7: Ritzel
8: Koppelstange
9: Lenkrad
10: Spurstange
11: Datenübertragungseinrichtung
12: Kastenschwinge
13: Führungskasten
14: Lenkstange
15: Sensoreinheit
16: Steuereinheit
17: Lenkstangenrohr
18: Spindelwelle
19: Drehlager
20: Längsachse
21: erstes Sensorelement
22: zweites Sensorelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016125839 A1 [0009]

Claims

Verstaubare Lenksäule (2) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Lenkstange (14), die zwischen einer eingefahrenen und einer ausgefahrenen Position verstellbar ist, eine Sensoreinheit (15) zum Messen der Verstellposition der Lenkstange (14) und eine elektronische Steuereinheit (16), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (15) dazu eingerichtet ist, einen Fehlerfall in der Verstellbewegung der Lenkstange (14) zu erkennen und bei einem erkannten Fehlerfall zumindest eine entsprechende Fehlermeldung an die Steuereinheit (16) zu senden.
Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) dazu eingerichtet ist, zumindest eine Fehlermeldung zu empfangen und daraufhin zumindest eine Sicherheitsmaßnahme zur Verbesserung der Sicherheit der Insassen des Kraftfahrzeugs einzuleiten.
Lenksäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (16) dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit von der zumindest einen Fehlermeldung einzuleiten.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (15) dazu eingerichtet ist, die Verstellposition der Lenkstange (14) unmittelbar oder anhand der Position eines sich mit der Lenkstange (14) bewegenden Bauteils zu erfassen.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (15) dazu eingerichtet ist, die Verstellposition der Lenkstange (14) mittelbar oder anhand der Position eines sich über zumindest ein Getriebe mit der Lenkstange (14) bewegenden Bauteils zu erfassen.
Lenksäule nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (15) ein Positionssensor oder ein Referenzsensor ist.
Lenksäule nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung der Sensoreinheit (15) derart ist, dass zumindest zwei verschiedene Verstellpositionen der Lenkstange (14) unterscheidbar sind.
Lenksäule nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung der Sensoreinheit (15) ein Wert zwischen 0,1 mm und 5 mm ist.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme das Speichern eines Fehlerprotokolls umfasst.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme das Anhalten der Verstellbewegung der Lenkstange (14) umfasst.
Lenksäule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellbewegung eine Längsverstellung und/oder eine Höhenverstellung ist.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme das Warnen des Fahrers und/oder eines Benutzers und/oder eines Insassen des Kraftfahrzeugs umfasst.
Lenksäule nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäule (2) zumindest ein Mittel aufweist, das dazu eingerichtet ist, ein Signal zu erzeugen, das den Fahrer und/oder einen Benutzer und/oder einen Insassen des Kraftfahrzeugs visuell und/oder akustisch und/oder taktil warnt.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme das Verstellen der Lenkstange (14) umfasst, und zwar derart, dass ein Referenzsensor angefahren oder überfahren wird.
Lenksäule nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (15) dazu eingerichtet ist, die Verstellposition der Lenkstange (14) zu messen und an die Steuereinheit (16) zu senden.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme das Verstellen der Lenkstange (14) umfasst, und zwar derart, dass ein mechanischer Anschlag angefahren wird.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme das Anhalten der Fahrbewegung des Kraftfahrzeugs umfasst, wenn das Kraftfahrzeug in einem autonomen Fahrbetrieb ist.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme das Reduzieren und/oder Begrenzen der Fahrgeschwindigkeit, der Fahrbeschleunigung und/oder der Motorleistung des Kraftfahrzeugs umfasst.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme das Verweigern des Übergangs von einem manuellen Fahrbetrieb in einen autonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs und/oder des Übergangs von einem autonomen Fahrbetrieb in einen manuellen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs umfasst.
Lenksäule nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sicherheitsmaßnahme das Verweigern des Auslösens des Airbags des Kraftfahrzeugs umfasst, wenn ein den Airbag auslösendes Ereignis eintritt.