DE102022133275B4 - Length-adjustable control unit and steer-by-wire system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine längenverstellbare Bedieneinheit (1) zur Beeinflussung einer Fahrrichtung eines Kraftfahrzeugs (2) durch einen Benutzer, umfassend eine teleskopierbare Auszugsvorrichtung (4) mit einem Führungsrohr (5), in oder an welchem wenigstens ein erstes Auszugsrohr (6) relativ zum Führungsrohr (5) geführt und mittels einer drehbaren Spindel (8) oder Spindelmutter (16), translatorisch versetzbar ist, wobei die teleskopierbare Auszugsvorrichtung (4) einerseits mit einem Lenkmittel (7) koppelbar ist, welches über eine Ausgangswelle (9) einer Getriebeanordnung (10) mit einem ersten Kraftrückkopplungsaktuator (11), der mit einer ersten Eingangswelle (12) der Getriebeanordnung (10) gekoppelt ist, drehmomentbeaufschlagbar ist und mit wenigstens einem zweiten Kraftrückkopplungsaktuator (13), der mit einer zweiten Eingangswelle (14) der Getriebeanordnung (10) gekoppelt ist, drehmomentbeaufschlagbar ist, wobei der erste Kraftrückkopplungsaktuator (11) und der zweite Kraftrückkopplungsaktuator (13) in dem ersten Auszugsrohr (6) angeordnet sind.The invention relates to a length-adjustable operating unit (1) for influencing a direction of travel of a motor vehicle (2) by a user, comprising a telescopic extension device (4) with a guide tube (5), in or on which at least a first extension tube (6) is guided relative to the guide tube (5) and can be displaced in translation by means of a rotatable spindle (8) or spindle nut (16), wherein the telescopic extension device (4) can be coupled on the one hand to a steering means (7) which can be subjected to torque via an output shaft (9) of a transmission arrangement (10) to a first force feedback actuator (11) which is coupled to a first input shaft (12) of the transmission arrangement (10) and can be subjected to torque by at least one second force feedback actuator (13) which is coupled to a second input shaft (14) of the transmission arrangement (10), wherein the first force feedback actuator (11) and the second Force feedback actuator (13) are arranged in the first extension tube (6).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine längenverstellbare Bedieneinheit zur Beeinflussung einer Fahrrichtung eines Kraftfahrzeugs durch einen Benutzer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Steer-by-Wire-System mit solch einer längenverstellbaren Bedieneinheit.The present invention relates to a length-adjustable operating unit for influencing a driving direction of a motor vehicle by a user according to the preamble of
Elektrische Lenkvorrichtungen dienen - unter anderem in Kraftfahrzeugen - dazu, einen Richtungswunsch eines Fahrers entgegenzunehmen und in entsprechende Bewegungen eines oder mehrerer Räder umzusetzen. Gegenüber rein mechanischen Lenkvorrichtungen unterscheidet man bei elektrischen Lenkvorrichtungen zwischen elektrisch unterstützten Lenkvorrichtungen sowie vollständig elektrischen Lenkvorrichtungen, sogenannten „Steer-by-Wire“-Lenkvorrichtungen. Insbesondere diese Steer-by-Wire-Lenkvorrichtungen haben den Vorteil, dass die Bedieneinheit unabhängig von mechanischen Verbindungskomponenten relativ frei innerhalb des Fahrzeuges positioniert werden kann, was neben einer Kostenersparnis bei der Unterscheidung von z.B. rechts- und linksgelenkten Fahrzeugen zudem zu einem verbesserten Unfallverhalten durch Fehlen einer Lenksäule führt. Weiterhin kann die Bedieneinheit in eine Verstauposition gebracht werden, welche z.B. auch bei vollständig automatischem Lenken oder Fahren genutzt wird.Electric steering devices are used - among other things in motor vehicles - to receive a driver's directional request and translate it into corresponding movements of one or more wheels. In contrast to purely mechanical steering devices, electric steering devices are divided into electrically assisted steering devices and fully electric steering devices, so-called "steer-by-wire" steering devices. These steer-by-wire steering devices in particular have the advantage that the control unit can be positioned relatively freely within the vehicle, independent of mechanical connecting components, which, in addition to saving costs when distinguishing between, for example, right- and left-hand drive vehicles, also leads to improved accident behavior due to the lack of a steering column. Furthermore, the control unit can be put into a stowed position, which is also used, for example, for fully automatic steering or driving.
Unter einem Steer-By-Wire-Lenksystem im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Lenkungssystem zu verstehen, welches im Wesentlichen aus einem sogenannten Hand Wheel Aktuator (HWA), beispielsweise der Aktuatorik um das befehlsgebende Fahrzeug-Lenkrad herum, und einem Road Wheel Aktuator (RWA), also der auf die mit den Fahrzeugrädern verbundene Lenkmechanik wirkenden Aktuatorik, besteht. Per Leitung („by wire“) wird dabei das Lenksignal vom HWA zum RWA übertragen.A steer-by-wire steering system in the sense of the present invention is a steering system which essentially consists of a so-called hand wheel actuator (HWA), for example the actuators around the commanding vehicle steering wheel, and a road wheel actuator (RWA), i.e. the actuators acting on the steering mechanism connected to the vehicle wheels. The steering signal is transmitted from the HWA to the RWA by wire.
Derartige Systeme sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So offenbart die
Der
Aus der
Die
In Hinsicht auf die Weiterentwicklung in Richtung autonomes Fahren, möchte man dem Fahrer des Fahrzeugs die Möglichkeit eröffnen das Lenkrad im autonomen Fahrbetrieb nahezu vollständig in Richtung der Armaturentafel einzufahren, um einen verbesserten Komfortbereich ohne ein möglicherweise als störend empfundenes Lenkrad zu erzielen, was auch vollständig neue Gestaltungskonzepte der Fahrgastzelle erlaubt.With regard to the further development towards autonomous driving, the driver of the vehicle would like to be given the opportunity to retract the steering wheel almost completely towards the dashboard during autonomous driving in order to achieve an improved comfort area without a steering wheel that may be perceived as annoying, which also allows completely new design concepts for the passenger compartment.
Bei derartigen, neuen Gestaltungen der Fahrgastzelle in autonom fahrenden Kraftfahrzeugen ergeben sich häufig besondere Anforderungen an das einzufahrende Lenkrad, insbesondere hinsichtlich des erforderlichen Verfahrweges, welcher in der Regel wesentlich größer ist als der Verfahrweg für eine ausfahrbare Lenksäule bei einem nicht-autonom fahrenden Automobil.Such new designs of the passenger compartment in autonomously driving motor vehicles often result in special requirements for the retractable steering wheel, in particular with regard to the required travel distance, which is usually much greater than the travel distance for an extendable steering column in a non-autonomously driving automobile.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine längenverstellbare Bedieneinheit mit einem besonders kompakten Aufbau zu realisieren. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Steer-by-wire-System bereitzustellen.It is the object of the invention to realize a length-adjustable control unit with a particularly compact structure. It is also the object of the invention to provide an improved steer-by-wire system.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine längenverstellbare Bedieneinheit zur Beeinflussung einer Fahrrichtung eines Kraftfahrzeugs durch einen Benutzer, umfassend eine teleskopierbare Auszugsvorrichtung mit einem Führungsrohr, in oder an welchem wenigstens ein erstes Auszugsrohr relativ zum Führungsrohr geführt und mittels einer drehbaren Spindel oder Spindelmutter, , translatorisch versetzbar ist, wobei die teleskopierbare Auszugsvorrichtung einerseits mit einem Lenkmittel koppelbar ist, welches über eine Ausgangswelle einer Getriebeanordnung mit einem ersten Kraftrückkopplungsaktuator, der mit einer ersten Eingangswelle der Getriebeanordnung gekoppelt ist, drehmomentbeaufschlagbar ist und mit wenigstens einem zweiten Kraftrückkopplungsaktuator, der mit einer zweiten Eingangswelle der Getriebeanordnung gekoppelt ist, drehmomentbeaufschlagbar ist, wobei der erste Kraftrückkopplungsaktuator und der zweite Kraftrückkopplungsaktuator in dem ersten Auszugsrohr angeordnet sind. Hierdurch kann eine bauraumoptimierte Anordnung der Kraftrückkopplungsaktuatoren bereitgestellt werden.This object is achieved by a length-adjustable operating unit for influencing a direction of travel of a motor vehicle by a user, comprising a telescopic extension device with a guide tube, in or on which at least a first extension tube is guided relative to the guide tube and can be translated by means of a rotatable spindle or spindle nut, wherein the telescopic extension device can be coupled on the one hand to a steering means which can be subjected to torque via an output shaft of a transmission arrangement with a first force feedback actuator which is coupled to a first input shaft of the transmission arrangement and which can be subjected to torque with at least one second force feedback actuator which is coupled to a second input shaft of the transmission arrangement, wherein the first force feedback actuator and the second force feedback actuator are arranged in the first extension tube. This makes it possible to provide an arrangement of the force feedback actuators which is optimized for installation space.
Es versteht sich, dass die teleskopierbare Auszugsvorrichtung auch mehr als nur ein erstes Auszugsrohr aufweisen kann. Beispielsweise können auch ein zweites oder ein drittes Auszugsrohr vorhanden sein, welche dann teleskopierbar zwischen dem Führungsrohr und dem ersten Auszugsrohr angeordnet sind.It goes without saying that the telescopic extension device can also have more than just a first extension tube. For example, a second or a third extension tube can also be present, which are then arranged telescopically between the guide tube and the first extension tube.
Bevorzugt weist das erste Auszugsrohr eine äußere Mantelfläche auf, die im Wesentlichen eine rechteckförmige Querschnittskontur besitzt. Höchst bevorzugt ist erste Auszugsrohr quaderförmig ausgeführt und mit seiner im Querschnitt breiten Seite im in einem Kraftfahrzeug verbauten Zustand senkrecht zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet ist. Bevorzugt kann das erste Auszugsrohr mehrteilig ausgebildet sein. Es ist weiter bevorzugt, dass das erste Auszugsrohr aus einem oder mehreren geformten Blechteilen gebildet ist.The first extension tube preferably has an outer surface which essentially has a rectangular cross-sectional contour. The first extension tube is most preferably cuboid-shaped and is aligned with its cross-sectionally wide side perpendicular to the direction of gravity when installed in a motor vehicle. The first extension tube can preferably be designed in several parts. It is further preferred that the first extension tube is formed from one or more shaped sheet metal parts.
Korrespondierend zu dem ersten Auszugsrohr kann das Führungsrohr bevorzugt eine innere Mantelfläche aufweisen, die im Wesentlichen eine rechteckförmige Querschnittskontur besitzt, so dass das erste Auszugsrohr verdreh- und verkippsicher in dem Führungsrohr translatorisch verschiebbar aufgenommen ist. In diesem Zusammenhang ist es des Weiteren bevorzugt, dass das Führungsrohr quaderförmig ausgeführt ist.Corresponding to the first extension tube, the guide tube can preferably have an inner surface that has a substantially rectangular cross-sectional contour, so that the first extension tube is accommodated in the guide tube in a translationally displaceable manner so that it cannot twist or tilt. In this context, it is also preferred that the guide tube is cuboid-shaped.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass das erste Auszugsrohr ein Bodenelement und ein Deckelelement aufweist und der erste Kraftrückkopplungsaktuator und/oder der zweite Kraftrückkopplungsaktuator an dem Bodenelement oder dem Deckelelement fixiert sind/ist, wodurch sich die Montierbarkeit der Kraftrückkopplungsaktuatoren in dem ersten Auszugsrohr verbessern lässt.According to an advantageous embodiment of the invention, it can further be provided that the first extension tube has a base element and a cover element and the first force feedback actuator and/or the second force feedback actuator are/is fixed to the base element or the cover element, whereby the mountability of the force feedback actuators in the first extension tube can be improved.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der erste Kraftrückkopplungsaktuator und/oder der zweite Kraftrückkopplungsaktuator als Elektromotor oder Getriebemotor ausgeführt sind/ist. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der erste Kraftrückkopplungsaktuator und/oder der zweite Kraftrückkopplungsaktuator als Bremse, bevorzugt als Reibbremse, höchst bevorzugt als magnetorheologische Reibbremse, ausgeführt sind/ist.According to a further preferred development of the invention, it can also be provided that the first force feedback actuator and/or the second force feedback actuator are designed as an electric motor or geared motor. Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the first force feedback actuator and/or the second force feedback actuator are designed as a brake, preferably as a friction brake, most preferably as a magnetorheological friction brake.
In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen sein, dass der erste Kraftrückkopplungsaktuator und der zweite Kraftrückkopplungsaktuator im Wesentlichen identisch ausgeführt sind, wodurch sich die Herstellkosten wegen einer erhöhten Gleichteiligkeit senken lassen.In this context, it can be provided that the first force feedback actuator and the second force feedback actuator are designed to be substantially identical, whereby the manufacturing costs can be reduced due to increased uniformity.
Es kann aber auch vorgesehen werden, dass erste Kraftrückkopplungsaktuator und der zweite Kraftrückkopplungsaktuator voneinander verschieden ausgeführt sind. Hierdurch kann grundsätzlich ebenfalls ein redundantes System definiert werden, was den Vorteil hat, dass die Ausfallwahrscheinlichkeit von zwei unterschiedlichen Kraftrückkopplungsaktuatoren („Technologie-Diversität“) geringer ist als die von zwei identischen. Ferner können beispielsweise durch die Kombination eines Elektromotors und einer Bremse optimierte Ansteuerungen für die Bedieneinheit und optimierte bzw. neuartige Force-Feedback-„Erlebnisse“ für den Benutzer realisiert werden. Ebenso kann die Elektronik preiswerter gestaltet werden, da eine Bremse elektrisch einphasig ansteuerbar ist während ein Motor eine mehrphasige Ansteuerung erfordert.However, it can also be provided that the first force feedback actuator and the second force feedback actuator are designed differently from one another. In principle, this also allows a redundant system to be defined, which has the advantage that the probability of failure of two different force feedback actuators (“technology diversity”) is lower than that of two identical ones. Furthermore, for example, by combining an electric motor and a brake, optimized controls for the control unit and optimized or new force feedback "experiences" for the user can be realized. The electronics can also be designed more inexpensively, since a brake can be electrically controlled in a single phase, while a motor requires multi-phase control.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass in dem ersten Auszugsrohr wenigstens eine erste Steuereinrichtung zur Bestromung eines der Kraftrückkopplungsaktuatoren, angeordnet ist, was ebenfalls zu einem kompakten Aufbau der Bedieneinheit beiträgt. Ferner kann die gesamte Force-Feedback-Aktuatorik in dem ersten Auszugsrohr integriert und vorkonfektioniert werden, was montagetechnisch besonders günstig ist. In diesem Zusammenhang wäre es natürlich auch denkbar, dass in dem ersten Auszugsrohr eine erste Steuereinrichtung zur Bestromung des ersten Kraftrückkopplungsaktuators und eine zweite Steuereinrichtung zur Bestromung des zweiten Kraftrückkopplungsaktuators angeordnet sind.According to another particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that at least one first control device for supplying current to one of the force feedback actuators is arranged in the first extension tube, which also contributes to a compact design of the operating unit. Furthermore, the entire force feedback actuator system can be integrated and prefabricated in the first extension tube, which is particularly favorable in terms of assembly. In this context, it would of course also be conceivable for a first control device for supplying current to the first force feedback actuator and a second control device for supplying current to the second force feedback actuator to be arranged in the first extension tube.
Es kann gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass wenigstens ein Energieabsorptionselement mit der Spindel oder der Spindelmutter verbunden ist, welches im Falle eines Unfalls in bezogen auf das Lenkmittel in axialer Einzugsrichtung der teleskopierbaren Auszugsvorrichtung wirkende Energie in elastische und/oder plastische Verformung des Energieabsorptionselements umwandelt. Derartige, auch als Crash-Elemente bezeichnete Energieabsorptionselemente, dienen in Sicherheits-Lenksäulen also dazu, bei einem Unfall das Wegstoßen des Lenkrades (bzw. des mit dem Lenkrad verbundenen Mantelrohres) über einen vordefinierten Weg zu ermöglichen. Dadurch wird im ausgefahrenen Zustand des Lenkrads beim Crash beispielsweise der Aufprall des Kopfes des Fahrers weiter abgemildert und Verletzungen minimiert.According to a further preferred embodiment of the invention, at least one energy absorption element is connected to the spindle or the spindle nut, which in the event of an accident converts energy acting on the steering means in the axial retraction direction of the telescopic extension device into elastic and/or plastic deformation of the energy absorption element. Such energy absorption elements, also known as crash elements, are used in safety steering columns to enable the steering wheel (or the casing tube connected to the steering wheel) to be pushed away over a predefined path in the event of an accident. This means that when the steering wheel is extended in the event of a crash, for example, the impact on the driver's head is further mitigated and injuries are minimized.
Besonders bevorzugt wird innerhalb des Auszugsrohrs wenigstens ein Energieabsorptionselement vorgesehen. Es ist selbstverständlich auch möglich, dass mehrere Energieabsorptionselemente in einer Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung vorhanden sind, um die Energieaufnahmekapazität zu erhöhen. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Mehrzahl an Energieabsorptionselementen im Wesentlichen identisch ausgeführt ist, was insbesondere Kostenvorteile durch eine erhöhte Gleichteiligkeit mit sich bringt.Particularly preferably, at least one energy absorption element is provided within the extension tube. It is of course also possible for several energy absorption elements to be present in a series connection and/or parallel connection in order to increase the energy absorption capacity. It is advantageous for the majority of energy absorption elements to be designed essentially identically, which in particular brings cost advantages due to increased uniformity.
Grundsätzlich kann das Energieabsorptionselement eine beliebige Raumform aufweisen, die innerhalb Auszugsrohrs positionierbar ist und im Falle eines Crashs in axialer Richtung verformbar, insbesondere stauchbar ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn die äußere Kontur des Energieabsorptionselements zumindest abschnittsweise an der inneren Mantelfläche des Auszugsrohrs anliegt.In principle, the energy absorption element can have any spatial shape that can be positioned within the extension tube and can be deformed, in particular compressed, in the event of a crash in the axial direction. It is advantageous if the outer contour of the energy absorption element rests at least partially against the inner surface of the extension tube.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Energieabsorptionselement als hohlzylindrischer Körper ausgebildet ist, der die Spindel in axialer Richtung zumindest abschnittsweise umgreift.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the energy absorption element is designed as a hollow cylindrical body which surrounds the spindle in the axial direction at least in sections.
Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, dass das Energieabsorptionselement aus einem Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Es kann ferner bevorzugt sein, dass das Energieabsorptionselement aus einem porösen Material auf der Basis von Kunststoff oder Metall geformt ist, was die Energieaufnahmefähigkeiten weiter verbessern kann.In this context, it is particularly preferred that the energy absorption element is made of a plastic, particularly preferably a glass fiber reinforced plastic. It may also be preferred that the energy absorption element is made of a porous material based on plastic or metal, which can further improve the energy absorption capabilities.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass in oder an dem Führungsrohr ein Aktuator fixiert ist, der die Spindel antreibt, was ebenfalls zu einem kompakten Aufbau und vereinfachten Montierbarkeit beitragen kann. Bevorzugt ist die Spindel mit einer an oder in dem ersten Auszugsrohr drehfest fixierten Spindelmutter getrieblich gekoppelt, so dass eine Rotation der Spindel eine translatorische Relativbewegung zwischen dem Führungsrohr und dem Auszugsrohr bewirkt. Grundsätzlich wäre es selbstverständlich auch möglich, dass die Spindelmutter von dem Aktuator angetrieben wird, während die Spindel drehfest ausgeführt ist.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that an actuator is fixed in or on the guide tube, which drives the spindle, which can also contribute to a compact structure and simplified assembly. The spindle is preferably gear-coupled to a spindle nut that is fixed in a rotationally fixed manner on or in the first extension tube, so that rotation of the spindle causes a translational relative movement between the guide tube and the extension tube. In principle, it would of course also be possible for the spindle nut to be driven by the actuator, while the spindle is designed to be rotationally fixed.
Gemäß der Erfindung ist auch vorgesehen, dass die Getriebeanordnung ein drehbares Zentralrad aufweist, dass koaxial zu einer Drehachse des Lenkmittels angeordnet und mit diesem drehfest verbindbar ist und das Zentralrad einerseits mit einem von dem ersten Kraftrückkopplungsaktuator drehmomentbeaufschlagbaren ersten Zahnrad und anderseits mit einem von dem zweiten Kraftrückkopplungsaktuator drehmomentbeaufschlagbaren zweiten Zahnrad im Eingriff steht. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass beide Kraftrückkopplungsaktuatoren stets mit dem Lenkmittel gekoppelt sind, so dass beispielsweise bei Ausfall eines Kraftrückkopplungsaktuators eine Drehmomentbeaufschlagung über den jeweils anderen sichergestellt werden kann.According to the invention, it is also provided that the gear arrangement has a rotatable central wheel that is arranged coaxially to a rotation axis of the steering means and can be connected to it in a rotationally fixed manner, and the central wheel is in engagement with a first gear wheel that can be subjected to torque by the first force feedback actuator and with a second gear wheel that can be subjected to torque by the second force feedback actuator. This ensures that both force feedback actuators are always coupled to the steering means, so that, for example, if one force feedback actuator fails, torque can be applied via the other.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Zentralrad aus einem Kunststoff gefertigt ist, was bezüglich Verzahnungsgeräusch, Gewicht und Kosten zu Vorteilen verglichen zu einer metallischen Ausführung führen kann. Das Zentralrad kann in einer weiter bevorzugten Ausführungsform auch als ein innenverzahntes Hohlrad ausgebildet sein. Ebenso können weitere Zahnräder aus einem Kunststoff gefertigt sein.In a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the central wheel is made of a plastic, which can lead to advantages in terms of gear noise, weight and costs compared to a metallic design. In a further preferred embodiment, the central wheel can also be made as an internally toothed ring gear. Other gears can also be made of plastic.
Ebenfalls ist es bevorzugt, dass die Getriebeanordnung in oder an dem ersten Auszugsrohr angeordnet ist, so dass die Force-Feedback-Aktuatorik vollständig an bzw. in dem ersten Auszugsrohr vorkonfektioniert werden kann.It is also preferred that the gear arrangement is arranged in or on the first extension tube, so that the force feedback actuator can be completely prefabricated on or in the first extension tube.
Gemäß der Erfindung ist die Drehachse des Lenkmittels gegenüber einer Drehachse des ersten Zahnrads und/oder des zweiten Zahnrads geneigt, wodurch eine ergonomisch besonders günstige Stellung des Lenkmittels für den Benutzer bereitstellbar ist und ferner auch ein kompakter Aufbau der Bedieneinheit und des gesamten Vorderwagens mit Armaturenbrett realisierbar ist. Diese Schiefstellung der Drehachse des Lenkmittels wird auch als Kröpfung bezeichnet.According to the invention, the axis of rotation of the steering means is inclined relative to an axis of rotation of the first gear and/or the second gear, whereby an ergonomically particularly favorable position of the steering means can be provided for the user and a compact structure of the control unit and the entire front end with dashboard can also be realized. This inclination of the axis of rotation of the steering means is also referred to as offset.
In diesem Zusammenhang kann es weiter bevorzugt sein, dass die Drehachse des Lenkmittels und die Drehachsen der Zahnräder achsparallel und in einer Radialebene auf einer Dreieckskontur angeordnet sind, so dass das Lenkmittel in Schwerkraftrichtung oberhalb der Zahnräder positionierbar ist, was u.U. dazu beitragen kann, ein größeres Maß an Beinfreiheit für den Benutzer im verbauten Zustand der Bedieneinheit bereitstellen zu können. Alternativ wäre es auch möglich, dass die Drehachse des Lenkmittels und die Drehachsen der Zahnräder achsparallel und in einer Radialebene auf einer Geraden angeordnet sind, wodurch sich in der Regel bezüglich der Aufbauhöhe kompaktere Bedieneinheiten realisieren lassen.In this context, it may be further preferred that the rotation axis of the steering means and the rotation axes of the gears are arranged parallel to the axis and in a radial plane on a triangular contour, so that the steering means can be positioned above the gears in the direction of gravity, which may help to provide a greater degree of legroom for the user when the control unit is installed. Alternatively, it would also be possible for the rotation axis of the steering means and the rotation axes of the gears to be arranged parallel to the axis and in a radial plane on a straight line, which generally allows more compact control units to be realized in terms of installation height.
Die Spindel und die Drehachse des Lenkmittels können koaxial oder achsparallel zueinander ausgerichtet sein.The spindle and the axis of rotation of the steering device can be aligned coaxially or axially parallel to each other.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Zentralrad von einer Lenkhohlwelle durchgriffen ist, welche sich zumindest abschnittsweise in axialer Richtung durch das erste Auszugsrohr erstreckt, was ebenfalls einen positiven Einfluss auf eine kompakte Bauweise der Bedieneinheit haben kann. Ebenso ist es möglich, durch diese Hohlwelle elektrische Leitungen zum Lenkrad bzw. dessen Bedien-/Anzeigeelementen zu führen Hierbei ist es dann insbesondere auch bevorzugt, dass die Lenkhohlwelle in einer an dem ersten Auszugsrohr fixierten Hülse über zwei axial beabstandete Lenkwellenlager kippsteif drehbar gelagert ist. Ferner kann dann auch die Spindel die Hülse zumindest abschnittsweise axial durchgreifen.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, the central wheel can be penetrated by a hollow steering shaft which extends at least partially in the axial direction through the first extension tube, which can also have a positive influence on a compact design of the control unit. It is also possible to route electrical lines to the steering wheel or its control/display elements through this hollow shaft. In this case, it is then particularly preferred that the hollow steering shaft is rotatably mounted in a sleeve fixed to the first extension tube via two axially spaced steering shaft bearings in a tilt-resistant manner. Furthermore, the spindle can then also penetrate the sleeve axially at least partially.
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst sein durch ein Steer-by-Wire-System, das eine Bedieneinheit nach einem der Ansprüche 1-7 aufweist.Finally, the object of the invention can also be achieved by a steer-by-wire system having an operating unit according to one of claims 1-7.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without limiting the general inventive concept.
Es zeigt:
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1 eine erste Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit in einem teleskopierten Betriebszustand in einer perspektivischen Ansicht, -
2 eine erste Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit in einem teleskopierten Betriebszustand in einer ersten perspektivischen Längsschnittansicht, -
3 eine Detailansicht auf das erste Auszugsrohr mit den Kraftrückkopplungsaktuatoren und der Getriebeanordnung in einer perspektivischen Darstellung, -
4 eine erste Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit in einem teleskopierten Betriebszustand in einer zweiten perspektivischen Längsschnittansicht, -
5 eine erste Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit in einem teleskopierten Betriebszustand in einer Längsschnittaufsicht. -
6 eine zweite Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit in einem eingerückten Betriebszustand in einer perspektivischen Ansicht, -
7 eine zweite Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit in einem eingerückten Betriebszustand in einer Längsschnittansicht, -
8 eine zweite Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit in einem eingerückten Betriebszustand in einer geöffneten perspektivischen Ansicht, -
9 eine zweite Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit in einem eingerückten Betriebszustand in einer ersten perspektivischen Längsschnittansicht, -
10 eine erste Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit in einer Rückansicht, -
11 eine Detaildarstellung der Getriebeanordnung in einer Frontalansicht, -
12 zwei Detaildarstellungen von Ausführungsformen der Lenkmittelanbindung an die Getriebeanordnung in jeweils einer Seitenansicht, -
13 eine dritte Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit mit einer ersten Ausführungsvariante eines Energieabsorptionselements in einem eingerückten Betriebszustand in einer perspektivischen Ansicht, -
14 eine vierte Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit mit einer zweiten Ausführungsvariante eines Energieabsorptionselements in einer perspektivischen Ansicht, -
15 eine fünfte Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit mit einer drittem Ausführungsvariante eines Energieabsorptionselements in zwei perspektivischen Ansichten, -
16 ein Kraftfahrzeug mit einem Steer-by-wire-System in einer schematischen Blockschaltdarstellung.
-
1 a first embodiment of a length-adjustable operating unit in a telescoped operating state in a perspective view, -
2 a first embodiment of a length-adjustable operating unit in a telescopic operating state in a first perspective longitudinal sectional view, -
3 a detailed view of the first extension tube with the force feedback actuators and the gear arrangement in a perspective view, -
4 a first embodiment of a length-adjustable operating unit in a telescopic operating state in a second perspective longitudinal sectional view, -
5 a first embodiment of a length-adjustable control unit in a telescopic operating state in a longitudinal sectional view. -
6 a second embodiment of a length-adjustable operating unit in an engaged operating state in a perspective view, -
7 a second embodiment of a length-adjustable operating unit in an engaged operating state in a longitudinal sectional view, -
8th a second embodiment of a length-adjustable operating unit in an engaged operating state in an open perspective view, -
9 a second embodiment of a length-adjustable operating unit in an engaged operating state in a first perspective longitudinal sectional view, -
10 a first embodiment of a length-adjustable control unit in a rear view, -
11 a detailed view of the gear arrangement in a front view, -
12 two detailed representations of embodiments of the steering connection to the gear arrangement, each in a side view, -
13 a third embodiment of a length-adjustable operating unit with a first embodiment of an energy absorption element in an engaged operating state in a perspective view, -
14 a fourth embodiment of a length-adjustable operating unit with a second embodiment of an energy absorption element in a perspective view, -
15 a fifth embodiment of a length-adjustable operating unit with a third embodiment of an energy absorption element in two perspective views, -
16 a motor vehicle with a steer-by-wire system in a schematic block diagram.
Die
Eine derartige Bedieneinheit ist für ein Steer-by-Wire-System 50 eines Kraftfahrzeugs 2 vorgesehen, wie es exemplarisch auch in der
Die teleskopierbare Auszugsvorrichtung 4 ist einerseits mit einem Lenkmittel 7 koppelbar, welches über eine Ausgangswelle 9 einer Getriebeanordnung 10 mit einem ersten Kraftrückkopplungsaktuator 11, der mit einer ersten Eingangswelle 12 der Getriebeanordnung 10 gekoppelt ist, drehmomentbeaufschlagbar ist und mit einem zweiten Kraftrückkopplungsaktuator 13, der mit einer zweiten Eingangswelle 14 der Getriebeanordnung 10 gekoppelt ist, drehmomentbeaufschlagbar ist.The
Der erste Kraftrückkopplungsaktuator 11 und der zweite Kraftrückkopplungsaktuator 13 sind in dem ersten Auszugsrohr 6 angeordnet. Der erste Kraftrückkopplungsaktuator 11 und der zweite Kraftrückkopplungsaktuator 13 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als identische Elektromotoren ausgeführt. Grundsätzlich wäre es auch denkbar, dass der erste Kraftrückkopplungsaktuator 11 und der zweite Kraftrückkopplungsaktuator 13 voneinander verschieden ausgeführt sind, beispielsweise einer der Aktuatoren als Elektromotor und der andere als magnetorheologische Reibbremse.The first
In dem ersten Auszugsrohr 6 sind des Weiteren eine erste Steuereinrichtung 18 zur Bestromung des ersten Kraftrückkopplungsaktuators 11 und eine zweite Steuereinrichtung 19 zur Bestromung des zweiten Kraftrückkopplungsaktuators 13 angeordnet. Dies lässt sich auch gut aus einer Zusammenschau der
Das mehrteilig ausgebildete und aus einem Blech geformte erste Auszugsrohr 6 weist eine äußere Mantelfläche auf, die im Wesentlichen eine rechteckförmige Querschnittskontur besitzt. Aus der
In der
Die Getriebeanordnung 10 ist wie die Kraftrückkopplungsaktuatoren 11,13 und die Steuereinrichtungen 18,19 in oder an dem ersten Auszugsrohr 6 angeordnet. Die Getriebeanordnung 10 weist ein drehbares Zentralrad 20 auf, dass koaxial zu einer Drehachse 21 des Lenkmittels 7 angeordnet und mit diesem drehfest verbindbar ist. Das Zentralrad 20 steht hierdurch einerseits mit einem von dem ersten Kraftrückkopplungsaktuator 11 drehmomentbeaufschlagbaren ersten Zahnrad 22 und anderseits mit einem von dem zweiten Kraftrückkopplungsaktuator 13 drehmomentbeaufschlagbaren zweiten Zahnrad 23 im Eingriff.The
In den
In dieser zweiten Ausführungsform einer Bedieneinheit 1 ist das Zentralrad 20 von einer Lenkhohlwelle 29 durchgriffen, welche sich zumindest abschnittsweise in axialer Richtung durch das erste Auszugsrohr 6 erstreckt. Die Lenkhohlwelle 29 ist in einer an dem ersten Auszugsrohr 6 fixierten Hülse 30 über zwei axial beabstandete Lenkwellenlager 31 drehbar gelagert. Dabei durchgreift die Spindel 8 die Hülse 30 zumindest abschnittsweise axial. An der Hülse 30 ist ein Energieabsorptionselement 32 fixiert, dass sich an dem Aktuator 15 in Axialrichtung abstützt.In this second embodiment of an
Anhand der
In der
Die
In der
In den Ausführungsformen der
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive, but as explanatory. The following patent claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' features, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- BedieneinheitControl unit
- 22
- Kraftfahrzeug Motor vehicle
- 44
- AuszugsvorrichtungExtractor
- 55
- FührungsrohrGuide tube
- 66
- AuszugsrohrExtension tube
- 77
- LenkmittelSteering means
- 88th
- Spindelspindle
- 99
- AusgangswelleOutput shaft
- 1010
- GetriebeanordnungGear arrangement
- 1111
- KraftrückkopplungsaktuatorForce feedback actuator
- 1212
- EingangswelleInput shaft
- 1313
- KraftrückkopplungsaktuatorForce feedback actuator
- 1414
- EingangswelleInput shaft
- 1515
- AktuatorActuator
- 1616
- Spindelmutter Spindle nut
- 1818
- SteuereinrichtungControl device
- 1919
- SteuereinrichtungControl device
- 2020
- ZentralradCentral wheel
- 2121
- DrehachseRotation axis
- 2222
- Zahnradgear
- 2323
- Zahnradgear
- 2424
- DrehachseRotation axis
- 2525
- DrehachseRotation axis
- 2626
- Radialebene Radial plane
- 2828
- DreieckskonturTriangle contour
- 2929
- LenkhohlwelleHollow steering shaft
- 3030
- HülseSleeve
- 3131
- LenkwellenlagerSteering shaft bearing
- 3232
- EnergieabsorptionselementEnergy absorption element
- 5050
-
Steer-by-wire-System 51 RWA
Steer-by-
wire system 51 RWA - 6161
- BodenelementFloor element
- 6262
- DeckelelementCover element
- 6363
- BodenplatteBase plate
- 6464
- WandabschnittWall section
- 6565
- Führungguide
Claims (8)
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Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102022133275.6A DE102022133275B4 (en) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | Length-adjustable control unit and steer-by-wire system |
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DE102022133275A1 DE102022133275A1 (en) | 2024-06-20 |
DE102022133275B4 true DE102022133275B4 (en) | 2024-08-08 |
Family
ID=91279033
Family Applications (1)
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DE102022133275.6A Active DE102022133275B4 (en) | 2022-12-14 | 2022-12-14 | Length-adjustable control unit and steer-by-wire system |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015224602A1 (en) | 2015-12-08 | 2017-06-08 | Thyssenkrupp Ag | Steering column for a steer-by-wire steering device |
DE102017207272A1 (en) | 2017-04-28 | 2018-10-31 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Steering handle |
DE102018212696B3 (en) | 2018-07-30 | 2019-11-07 | Thyssenkrupp Ag | Adjustment drive for a steering column and steering column for a motor vehicle |
DE102018116617A1 (en) | 2018-07-10 | 2020-01-16 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Steering wheel unit with positioning system for an electromechanical steering system |
DE102019214332A1 (en) | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Steering column module for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle |
-
2022
- 2022-12-14 DE DE102022133275.6A patent/DE102022133275B4/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015224602A1 (en) | 2015-12-08 | 2017-06-08 | Thyssenkrupp Ag | Steering column for a steer-by-wire steering device |
DE102017207272A1 (en) | 2017-04-28 | 2018-10-31 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Steering handle |
DE102018116617A1 (en) | 2018-07-10 | 2020-01-16 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Steering wheel unit with positioning system for an electromechanical steering system |
DE102018212696B3 (en) | 2018-07-30 | 2019-11-07 | Thyssenkrupp Ag | Adjustment drive for a steering column and steering column for a motor vehicle |
DE102019214332A1 (en) | 2019-09-20 | 2021-03-25 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Steering column module for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102022133275A1 (en) | 2024-06-20 |
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Legal Events
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