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DE102022133275B4 - Length-adjustable control unit and steer-by-wire system - Google Patents

Length-adjustable control unit and steer-by-wire system Download PDF

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DE102022133275B4
DE102022133275B4 DE102022133275.6A DE102022133275A DE102022133275B4 DE 102022133275 B4 DE102022133275 B4 DE 102022133275B4 DE 102022133275 A DE102022133275 A DE 102022133275A DE 102022133275 B4 DE102022133275 B4 DE 102022133275B4
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DE
Germany
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force feedback
feedback actuator
length
spindle
steering
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Benjamin Severin
Martin Vornehm
Sebastian Müller
Joseph Gissler
Jannick Altherr
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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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 patent claim 1. The invention further relates to a steer-by-wire system with such a length-adjustable operating unit.

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 DE 10 2015 224 602 A1 eine verstellbare Lenksäule für eine Steer-by-Wire-Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Stelleinheit, die eine in einer Manteleinheit um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkspindel umfasst, wobei die Manteleinheit ein erstes Mantelrohr aufweist, in dem zumindest ein zweites Mantelrohr bezüglich der Längsachse drehfest angeordnet und teleskopierend axial verschiebbar gelagert ist, wobei mit dem ersten und dem zweiten Mantelrohr ein Stellantrieb verbunden ist, von dem das zweite Mantelrohr relativ zum ersten Mantelrohr axial ein- und ausfahrbar ist, und der einen Spindeltrieb umfasst mit einer parallel zur Längsachse angeordneten, von einem elektrischen Stellmotor drehend antreibbaren Gewindespindel die sich an einem Mantelrohr abstützt und die in eine Spindelmutter eingeschraubt ist, die drehfest an dem anderen Mantelrohr angebracht ist, wobei die Gewindespindel sich innerhalb des ersten Mantelrohrs erstreckt, und die Spindelmutter an dem zweiten Mantelrohr angebracht istSuch systems are basically known from the state of the art. For example, the EN 10 2015 224 602 A1 an adjustable steering column for a steer-by-wire steering device of a motor vehicle, comprising an actuating unit which comprises a steering spindle mounted in a casing unit so as to be rotatable about a longitudinal axis, wherein the casing unit has a first casing tube in which at least one second casing tube is arranged in a rotationally fixed manner with respect to the longitudinal axis and is mounted so as to be axially displaceable in a telescopic manner, wherein an actuating drive is connected to the first and second casing tubes, by which the second casing tube can be axially extended and retracted relative to the first casing tube, and which comprises a spindle drive with a threaded spindle arranged parallel to the longitudinal axis, which can be driven in rotation by an electric actuator, which is supported on one casing tube and which is screwed into a spindle nut which is attached to the other casing tube so as to be rotationally fixed, wherein the threaded spindle extends within the first casing tube and the spindle nut is attached to the second casing tube

Der DE 10 2018 212 696 B3 ist weiterhin ein Verstellantrieb für eine motorisch verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug bekannt, umfassend eine motorische Antriebseinheit und eine Außen-Gewindespindel, die ein Außengewinde und ein koaxiales Innengewinde aufweist, in das eine Innen-Gewindespindel eingreift, wobei die Außen-Gewindespindel und die Innen-Gewindespindel von der Antriebseinheit relativ zueinander um eine Achse drehend antreibbar sind. Um einen Verstellantrieb zur Verfügung zu stellen, der ein geringeres Antriebsmoment erfordert und einen optimierten freien Verstellweg bietet, schlägt die DE 10 2018 212 696 B3 vor, dass die Außen-Gewindespindel mit ihrem Außengewinde in eine Antriebsmutter eingreift, wobei die Antriebsmutter oder die Innen-Gewindespindel von der Antriebseinheit drehend antreibbar ist und in Richtung der Achse relativ zur Antriebseinheit abgestützt ist.The EN 10 2018 212 696 B3 Furthermore, an adjustment drive for a motor-adjustable steering column for a motor vehicle is known, comprising a motor drive unit and an external threaded spindle, which has an external thread and a coaxial internal thread, into which an internal threaded spindle engages, wherein the external threaded spindle and the internal threaded spindle can be driven by the drive unit relative to one another about an axis. In order to provide an adjustment drive that requires a lower drive torque and offers an optimized free adjustment path, the EN 10 2018 212 696 B3 that the external thread of the external threaded spindle engages a drive nut, whereby the drive nut or the internal threaded spindle can be driven in rotation by the drive unit and is supported in the direction of the axis relative to the drive unit.

Aus der DE 10 2018 116 617 A1 ist ein Lenksystem eines Kraftfahrzeuges bekannt. Die Lenkradeinheit weist einen im Bereich einer Lenkradwelle des Lenkrades angeordneten Lenkbewegungssensor zur Erfassung der Lenkradstellung auf, sowie erste und zweite Krafterzeugungsmittel. Die ersten Krafterzeugungsmittel dienen der Verstellung einer mit dem Lenkrad verbundenen Lenksäule in Höhe und Inklination, während die zweiten Krafterzeugungsmittel zur Beaufschlagung des Lenkrades mit einer mechanischen Rückmeldungskraft über den aktuellen Lenk- und/oder Fahrzustand an den Fahrer ausgeführt sind. Weiterhin umfasst die Lenkradeinheit einen ersten und einen zweiten Elektromotor, wobei der erste und der zweite Elektromotor einerseits mit den ersten Krafterzeugungsmitteln zur Verstellung der Lenksäule mechanisch verbindbar sind, und andererseits verbindbar sind mit den zweiten Krafterzeugungsmitteln zur Beaufschlagung des Lenkrades mit einer mechanischen Rückmeldungskraft an einen Fahrer.From the EN 10 2018 116 617 A1 a steering system of a motor vehicle is known. The steering wheel unit has a steering movement sensor arranged in the area of a steering wheel shaft of the steering wheel for detecting the steering wheel position, as well as first and second force generating means. The first force generating means are used to adjust the height and inclination of a steering column connected to the steering wheel, while the second force generating means are designed to apply a mechanical feedback force to the steering wheel to the driver about the current steering and/or driving state. The steering wheel unit also comprises a first and a second electric motor, wherein the first and the second electric motor can be mechanically connected on the one hand to the first force generating means for adjusting the steering column, and on the other hand can be connected to the second force generating means for applying a mechanical feedback force to the steering wheel to a driver.

Die DE 10 2017 207 272 A1 beschreibt eine Lenkungshandhabe zur Eingabe eines fahrerseitigen Lenkbefehls in eine Steer-by-wire-Fahrzeuglenkung umfasst einen drehbar gelagerten Grundkörper zur Betätigung durch den Fahrer. An dem Grundkörper ist eine Aufnahme ausgebildet, in welcher ein Getriebe angeordnet ist, wobei ein Eingangsglied des Getriebes mit einem Elektromotor koppelbar ist und ein Ausgangsglied des Getriebes mit dem Grundkörper gekoppelt ist.The EN 10 2017 207 272 A1 describes a steering handle for inputting a driver-side steering command into a steer-by-wire vehicle steering system comprising a rotatably mounted base body for actuation by the driver. A receptacle is formed on the base body in which a transmission is arranged, wherein an input element of the transmission can be coupled to an electric motor and an output element of the transmission is coupled to the base body.

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:

  • 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.
It shows:
  • 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 1-5 zeigen eine erste Ausführungsform einer längenverstellbaren 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, welche axial zumindest abschnittsweise in dem ersten Auszugsrohr 6 verläuft, translatorisch versetzbar ist. Wie sich aus der 1 gut erkennen lässt, sind das erste Auszugsrohr 6 und das Führungsrohr 5 quaderförmig ausgeführt, wobei das Auszugsrohr 6 innerhalb des Führungsrohrs 5 translatorisch versetzbar geführt ist. The 1-5 show a first embodiment of a length-adjustable operating unit 1 for influencing a driving direction 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, which runs axially at least in sections in the first extension tube 6. As can be seen from the 1 As can be clearly seen, the first extension tube 6 and the guide tube 5 are cuboid-shaped, with the extension tube 6 being guided within the guide tube 5 in a translationally displaceable manner.

Eine derartige Bedieneinheit ist für ein Steer-by-Wire-System 50 eines Kraftfahrzeugs 2 vorgesehen, wie es exemplarisch auch in der 16 zu sehen ist. Dabei werden die Lenkbewegungen des Lenkmittels 7 elektrisch („By-Wire“) an einen RWA 51 (Road-Wheel-Aktuator) übertragen, der dann die Fahrzeugräder entsprechend aktuiert.Such an operating unit is provided for a steer-by-wire system 50 of a motor vehicle 2, as is also shown by way of example in the 16 can be seen. The steering movements of the steering device 7 are transmitted electrically (“by-wire”) to an RWA 51 (road wheel actuator), which then actuates the vehicle wheels accordingly.

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 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 gear arrangement 10 with a first force feedback actuator 11, which is coupled to a first input shaft 12 of the gear arrangement 10, and can be subjected to torque with a second force feedback actuator 13, which is coupled to a second input shaft 14 of the gear arrangement 10.

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 force feedback actuator 11 and the second force feedback actuator 13 are arranged in the first extension tube 6. The first force feedback actuator 11 and the second force feedback actuator 13 are designed as identical electric motors in the embodiment shown. In principle, it would also be conceivable for the first force feedback actuator 11 and the second force feedback actuator 13 to be designed differently from one another, for example one of the actuators as an electric motor and the other as a magnetorheological friction brake.

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 4, 5 und 10 erkennen.Furthermore, a first control device 18 for supplying current to the first force feedback actuator 11 and a second control device 19 for supplying current to the second force feedback actuator 13 are arranged in the first extension tube 6. This can also be clearly seen from a summary of the 4 , 5 and 10 recognize.

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 3 ist ferner gut ersichtlich, dass das erste Auszugsrohr 6 ein Bodenelement 61 aufweist und der erste Kraftrückkopplungsaktuator 11 und der zweite Kraftrückkopplungsaktuator 13 an dem Bodenelement 61 fixiert sind. Das Bodenelement 61 besitzt hierzu einen sich im Wesentlichen rechtwinklig aus einer Bodenplatte 63 herauserstreckenden ersten Wandabschnitt 64, an dem der erste Kraftrückkopplungsaktuator 11 und der zweite Kraftrückkopplungsaktuator 13 fixiert sind bzw. deren Achslage definiert ist.The first extension tube 6, which is made of several parts and formed from a sheet metal, has an outer surface which essentially has a rectangular cross-sectional contour. 3 It is also clearly visible that the first extension tube 6 has a base element 61 and the first force feedback actuator 11 and the second force feedback actuator 13 are fixed to the base element 61. The base element 61 has a first wall section 64 which extends essentially at right angles from a base plate 63 and to which the first force feedback actuator 11 and the second force feedback actuator 13 are fixed or their axial position is defined.

In der 2 ist gezeigt, dass in oder an dem Führungsrohr 5 ein Aktuator 15 fixiert ist, der die Spindel 8 antreibt. Die Spindel 8 ist mit einer an oder in dem ersten Auszugsrohr 6 fixierten Spindelmutter 16 getrieblich gekoppelt, so dass eine Rotation der Spindel 8 eine translatorische Relativbewegung zwischen dem Führungsrohr 5 und dem Auszugsrohr 6 bewirkt. Die Spindel 8 und die Drehachse 21 des Lenkmittels 7 können koaxial oder achsparallel zueinander ausgerichtet sein.In the 2 it is shown that an actuator 15 is fixed in or on the guide tube 5, which drives the spindle 8. The spindle 8 is gear-coupled to a spindle nut 16 fixed on or in the first extension tube 6, so that a rotation of the spindle 8 causes a translational relative movement between the guide tube 5 and the extension tube 6. The spindle 8 and the axis of rotation 21 of the steering means 7 can be aligned coaxially or axially parallel to one another.

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 gear arrangement 10, like the force feedback actuators 11, 13 and the control devices 18, 19, is arranged in or on the first extension tube 6. The gear arrangement 10 has a rotatable central wheel 20 that is arranged coaxially to a rotation axis 21 of the steering means 7 and can be connected to it in a rotationally fixed manner. The central wheel 20 is thereby in engagement with a first gear 22 that can be subjected to torque by the first force feedback actuator 11 and with a second gear 23 that can be subjected to torque by the second force feedback actuator 13.

In den 6-9 ist eine weitere Ausführungsform einer Bedieneinheit gezeigt, bei der das Führungsrohr 5 eine innere Mantelfläche aufweist, die im Wesentlichen eine trapezförmige Querschnittskontur besitzt und dass das Auszugsrohr 6 eine hierzu korrespondierende äußere Mantelfläche aufweist, die ebenfalls eine im Wesentlichen trapezförmige Querschnittskontur besitzt.In the 6-9 a further embodiment of an operating unit is shown in which the guide tube 5 has an inner surface which has a substantially trapezoidal cross-sectional contour and that the extension tube 6 has a has a corresponding outer surface, which also has a substantially trapezoidal cross-sectional contour.

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 operating unit 1, the central wheel 20 is penetrated by a hollow steering shaft 29, which extends at least partially in the axial direction through the first extension tube 6. The hollow steering shaft 29 is rotatably mounted in a sleeve 30 fixed to the first extension tube 6 via two axially spaced steering shaft bearings 31. The spindle 8 extends axially through the sleeve 30 at least partially. An energy absorption element 32 is fixed to the sleeve 30 and is supported on the actuator 15 in the axial direction.

Anhand der 11 lässt sich gut nachvollziehen, dass die Drehachse 21 des Lenkmittels 7 und die Drehachsen 24,25 der Zahnräder 22,23 in einer Radialebene 26 auf einer Dreieckskontur 28 angeordnet werden können. Hierdurch kann das Lenkmittel 7 entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben versetzt werden, was eine größere Beinfreiheit des Benutzers im eingebauten Zustand der Bedieneinheit 1 ermöglicht.Based on 11 It is easy to understand that the rotation axis 21 of the steering means 7 and the rotation axes 24, 25 of the gears 22, 23 can be arranged in a radial plane 26 on a triangular contour 28. This allows the steering means 7 to be moved upwards against the direction of gravity, which allows the user more legroom when the control unit 1 is installed.

In der 12 sind zwei mögliche Konfigurationen der Lenkmittelanbindung an die Getriebeanordnung 10 gezeigt, bei der die untere Abbildung b eine Ausführungsform wiedergibt, bei der die Drehachse 21 des Lenkmittels 7 gegenüber einer Drehachse 24,25 des ersten Zahnrads 22 und des zweiten Zahnrads 23 geneigt ist. Dies wird gelegentlich auch als Kröpfung bezeichnet. Im Gegensatz hierzu sind die Drehachse 21 des Lenkmittels 7 und die Drehachsen 24,25 der Zahnräder 22,23 in der Ausführungsform der Abbildung a (oben) achsparallel angeordnet.In the 12 Two possible configurations of the steering means connection to the gear arrangement 10 are shown, in which the lower figure b shows an embodiment in which the axis of rotation 21 of the steering means 7 is inclined relative to an axis of rotation 24,25 of the first gear 22 and the second gear 23. This is sometimes also referred to as offset. In contrast to this, the axis of rotation 21 of the steering means 7 and the axes of rotation 24,25 of the gears 22,23 are arranged axially parallel in the embodiment of figure a (above).

Die 13-15 zeigen weitere Ausführungsformen von Bedieneinheiten mit unterschiedlichen Energieabsorptionselementen 32, die gelegentlich auch als Crash-Elemente bezeichnet werden.The 13-15 show further embodiments of operating units with different energy absorption elements 32, which are sometimes also referred to as crash elements.

In der 13 ist ein plattenförmiges Energieabsorptionselement 32 mit einer Rippenstruktur gezeigt, dass sich einerseits an dem Führungsrohr 5 und andererseits an dem ersten Auszugsrohr 6 abstützt.In the 13 a plate-shaped energy absorption element 32 with a rib structure is shown, which is supported on the one hand on the guide tube 5 and on the other hand on the first extension tube 6.

In den Ausführungsformen der 14-15 ist jeweils an der Spindelmutter 16 ein Energieabsorptionselement 32 fixiert, dass sich an dem ersten Auszugsrohr 6 in Axialrichtung abstützt. Das in der 15 gezeigte Energieabsorptionselement 32 wird axial durch die Führung 65 geführt, die mittels einer Ausstanzung und Umbiegung aus dem Deckelelement 62 gebildet ist.In the embodiments of the 14-15 An energy absorption element 32 is fixed to the spindle nut 16, which is supported on the first extension tube 6 in the axial direction. The 15 The energy absorption element 32 shown is guided axially through the guide 65, which is formed by means of a punching and bending of the cover element 62.

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)

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, und wobei die Getriebeanordnung (10) ein drehbares Zentralrad (20) aufweist, das koaxial zu einer Drehachse (21) des Lenkmittels (7) angeordnet und mit diesem drehfest verbindbar ist und das Zentralrad (20) 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 steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (21) des Lenkmittels (7) gegenüber einer Drehachse (24,25) des ersten Zahnrads (22) und/oder des zweiten Zahnrads (23) geneigt ist.Length-adjustable operating unit (1) for influencing a driving direction 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), and wherein the gear arrangement (10) has a rotatable central wheel (20) which is arranged coaxially to a rotation axis (21) of the steering means (7) and can be connected to it in a rotationally fixed manner, and the central wheel (20) is in engagement on the one hand with a first gear (22) to which torque can be applied by the first force feedback actuator (11) and on the other hand with a second gear (23) to which torque can be applied by the second force feedback actuator (13), characterized in that the rotation axis (21) of the steering means (7) is inclined with respect to a rotation axis (24, 25) of the first gear (22) and/or the second gear (23). Längenverstellbare Bedieneinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Auszugsrohr (6) ein Bodenelement (61) und ein Deckelelement (62) aufweist und der erste Kraftrückkopplungsaktuator (11) und/oder der zweite Kraftrückkopplungsaktuator (13) an dem Bodenelement (61) oder dem Deckelelement (62) fixiert sind/ist.Length-adjustable control unit (1) according to Claim 1 , characterized in that the first extension tube (6) has a base element (61) and a cover element (62) and the first force feedback actuator (11) and/or the second force feedback actuator (13) are fixed to the base element (61) or the cover element (62). Längenverstellbare Bedieneinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftrückkopplungsaktuator (11) und/oder der zweite Kraftrückkopplungsaktuator (13) als Elektromotor ausgeführt sind/ist.Length-adjustable control unit (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the first force feedback actuator (11) and/or the second force feedback actuator (13) are designed as electric motors. Längenverstellbare Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Energieabsorptionselement (32) mit der Spindel (8) oder der Spindelmutter (16) verbunden ist, welches im Falle eines Unfalls in bezogen auf das Lenkmittel (7) in axialer Einzugsrichtung der teleskopierbaren Auszugsvorrichtung (4) wirkende Energie in elastische und/oder plastische Verformung des Energieabsorptionselements (32) umwandelt.Length-adjustable operating unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one energy absorption element (32) is connected to the spindle (8) or the spindle nut (16), which in the event of an accident converts energy acting in the axial retraction direction of the telescopic extension device (4) with respect to the steering means (7) into elastic and/or plastic deformation of the energy absorption element (32). Längenverstellbare Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Auszugsrohr (6) wenigstens eine erste Steuereinrichtung (18) zur Bestromung mindestens eines der Kraftrückkopplungsaktuatoren (11,13) angeordnet ist.Length-adjustable operating unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one first control device (18) for supplying current to at least one of the force feedback actuators (11, 13) is arranged in the first extension tube (6). Längenverstellbare Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an dem Führungsrohr (5) ein Aktuator (15) fixiert ist, der die Spindel (8) eines Spindeltriebs oder die Spindelmutter (16) eines Spindeltriebs antreibt.Length-adjustable operating unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an actuator (15) is fixed in or on the guide tube (5), which drives the spindle (8) of a spindle drive or the spindle nut (16) of a spindle drive. Längenverstellbare Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralrad (20) von einer Lenkhohlwelle (29) durchgriffen ist, welche sich zumindest abschnittsweise in axialer Richtung durch das erste Auszugsrohr (6) erstrecktLength-adjustable control unit (1) according to one of the previous Claims 1 - 6 , characterized in that the central wheel (20) is penetrated by a hollow steering shaft (29) which extends at least partially in the axial direction through the first extension tube (6) Steer-by-Wire-System (50) eines Kraftfahrzeugs (2) umfassend eine längenverstellbare Bedieneinheit (1) nach einem der Ansprüche 1-7.Steer-by-wire system (50) of a motor vehicle (2) comprising a length-adjustable operating unit (1) according to one of the Claims 1 - 7 .
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