DE102018201599A1 - Steering device for a vehicle - Google Patents

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Philipp Hoffmann
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    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
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    • B62D1/14—Tillers, i.e. hand levers operating on steering columns
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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    • F16F15/16—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using a fluid or pasty material
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Abstract

Die Erfindung betrifft Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend ein Querelement, das im Fahrzeug um eine Lenkachse drehbar montierbar ist, zumindest einen am Querelement befestigten Griff zum Drehen der Lenkvorrichtung um die Lenkachse, wobei der Griff gegenüber dem Querelement um eine Drehachse drehbar ist, und zumindest ein Dämpfungselement zum Dämpfen der Drehbewegung des Griffs gegenüber dem Querelement.The invention relates to a steering device for a vehicle, comprising a transverse element which is rotatably mounted in the vehicle about a steering axis, at least one handle attached to the transverse element for rotating the steering device about the steering axis, wherein the handle relative to the transverse element is rotatable about an axis of rotation, and at least a damping element for damping the rotational movement of the handle relative to the cross member.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug.The present invention relates to a steering device for a vehicle.

Im Stand der Technik werden in Fahrzeugen meist runde Lenkräder verbaut. Diese bestehen aus einem Ring, der über Speichen mit dem Mittelteil verbunden ist. Die vom Fahrer eingebrachte Drehbewegung am Lenkrad wird in eine Lenkstellung der Räder des Fahrzeugs übersetzt. Dieselbe Funktion wie ein Lenkrad erfüllt auch eine hier beschriebene Lenkvorrichtung mit zwei Griffen, beispielsweise ausgebildet als Lenkhörner, die von den beiden Händen des Fahrers gegriffen werden.In the prior art usually round steering wheels are installed in vehicles. These consist of a ring, which is connected via spokes with the middle part. The rotational movement introduced by the driver on the steering wheel is translated into a steering position of the wheels of the vehicle. The same function as a steering wheel also meets a steering device described here with two handles, for example, designed as a steering horn, which are gripped by the two hands of the driver.

Es ist eine Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug anzugeben, die ein sicheres und komfortables Lenken des Fahrzeugs ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a steering device for a vehicle, which allows a safe and comfortable steering of the vehicle.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.The object is solved by the features of the independent claim. The dependent claims have preferred embodiments of the invention the subject.

Somit wird die Aufgabe gelöst durch eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich besondere um ein 2-spuriges Kraftfahrzeug. Die Lenkvorrichtung im Fahrzeug wird vom Fahrer gedreht, um so die Lenkstellung zumindest eines Rades des Fahrzeugs zu verändern. Insbesondere wird die Lenkstellung der beiden vorderen Räder des Fahrzeugs verändert.Thus, the object is achieved by a steering device for a vehicle. The vehicle is particularly a 2-lane motor vehicle. The steering device in the vehicle is rotated by the driver so as to change the steering position of at least one wheel of the vehicle. In particular, the steering position of the two front wheels of the vehicle is changed.

Die Lenkvorrichtung umfasst ein Querelement. Das Querelement ist dazu ausgebildet, um im Fahrzeug montiert zu werden. Dabei ist das Querelement gegenüber dem Fahrzeug drehbar. Die Achse dieser Drehung wird im Rahmen vorliegender Erfindung als „Lenkachse“ bezeichnet. Insbesondere wird das Querelement an einer Lenksäule des Fahrzeugs montiert. Bei einem steer-by-wire Fahrzeug kann unter Umständen auf die Lenksäule verzichtet werden. In diesem Fall wird das Querelement entsprechend drehbar im Fahrzeug montiert und die Drehbewegung an die steer-by-wire Lenkung übertragen.The steering device comprises a cross member. The cross member is adapted to be mounted in the vehicle. In this case, the transverse element is rotatable relative to the vehicle. The axis of this rotation is referred to in the present invention as a "steering axis". In particular, the cross member is mounted on a steering column of the vehicle. In a steer-by-wire vehicle may be omitted on the steering column under certain circumstances. In this case, the cross member is correspondingly rotatably mounted in the vehicle and transmit the rotational movement to the steer-by-wire steering.

Ferner umfasst die Lenkvorrichtung zumindest einen Griff. Der Griff ist am Querelement befestigt. Wie noch im Detail beschrieben wird, umfasst die Lenkvorrichtung vorzugsweise zwei Griffe an den gegenüberliegenden Seiten des Querelements, so dass die Lenkvorrichtung von beiden Händen des Fahrers gegriffen werden kann.Furthermore, the steering device comprises at least one handle. The handle is attached to the cross element. As will be described in detail, the steering device preferably includes two handles on the opposite sides of the cross member, so that the steering device can be gripped by both hands of the driver.

Der zumindest eine Griff wird vom Fahrer zum Drehen der Lenkvorrichtung um die Lenkachse verwendet. Darüber hinaus ist der Griff gegenüber dem Querelement um eine Drehachse drehbar. Diese Drehachse ist insbesondere gegenüber der Lenkvorrichtung abgewinkelt.The at least one handle is used by the driver to rotate the steering device about the steering axis. In addition, the handle relative to the transverse element is rotatable about a rotation axis. This axis of rotation is in particular angled relative to the steering device.

In bevorzugter Ausgestaltung befindet sich die Lenkachse mittig am Querelement und beidseitig der Lenkachse ist jeweils ein Griff angeordnet. Dadurch kann der Fahrer mit beiden Händen gleichzeitig oder wahlweise mit der linken und/oder rechten Hand die Lenkvorrichtung drehen.In a preferred embodiment, the steering axle is located centrally on the transverse element and on both sides of the steering axle, a handle is arranged in each case. This allows the driver with both hands simultaneously or optionally with the left and / or right hand turn the steering device.

Durch die drehbare Verbindung zwischen dem Griff und dem Querelement ist es möglich, dass der Fahrer den Griff beim Lenken stets in einer angenehmen und ergonomischen Position halten kann. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der hier beschriebenen Lenkvorrichtung erfolgt das Verdrehen des Griffs gegenüber dem Querelement lediglich durch die vom Fahrer verursachte Bewegung an der Lenkvorrichtung. So ist bevorzugt kein motorischer Antrieb des Griffs vorgesehen. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Drehung des Griffs keine Bedienereingabe des Fahrers erzeugt, sondern lediglich dem ergonomischen Lenken dient.The rotatable connection between the handle and the cross member, it is possible that the driver can always hold the handle when steering in a comfortable and ergonomic position. In a preferred embodiment of the steering device described here, the rotation of the handle relative to the transverse element takes place only by the movement caused by the driver on the steering device. Thus, preferably no motor drive of the handle is provided. Further, it is preferably provided that the rotation of the handle generates no operator input of the driver, but only serves the ergonomic steering.

Allerdings ist zu beachten, dass beispielsweise in einer Notsituation der Fahrer die Lenkvorrichtung möglichst schnell um die Lenkachse drehen möchte. Solch eine schnelle über den Griff eingeleitete Bewegung führt nicht zwangsläufig zu einer sofortigen Drehung der Lenkvorrichtung um die Lenkachse und somit nicht zwangsläufig zu einer sofortigen Lenkung des Fahrzeugs, da die aufgewendete Kraft zunächst zu einer Drehung des Griffs um die Drehachse führen kann. Unter Umständen führt die aufgewendete Kraft erst nachdem der Griff an einem Endanschlag anliegt zu einer Drehung der gesamten Lenkvorrichtung um die Lenkachse.However, it should be noted that, for example, in an emergency situation, the driver would like to turn the steering device around the steering axle as quickly as possible. Such a rapid movement introduced via the handle does not necessarily lead to an immediate rotation of the steering device about the steering axis and thus not necessarily to an immediate steering of the vehicle, since the applied force may initially lead to a rotation of the handle about the axis of rotation. Under certain circumstances, the applied force leads only after the handle is applied to an end stop to a rotation of the entire steering device about the steering axis.

Um diese Verzögerung der Lenkung, insbesondere in Notsituationen, zu vermeiden, ist erfindungsgemäß zumindest ein Dämpfungselement in der Lenkvorrichtung angeordnet, das die Drehbewegung des Griffs gegenüber dem Querelement dämpft. Das Dämpfungselement ist insbesondere zu einer geschwindigkeitsabhängigen Dämpfung der Drehbewegung ausgebildet. Diese geschwindigkeitsabhängige Dämpfung ist dabei so ausgebildet, dass die Dämpfung mit steigender Geschwindigkeit ansteigt.In order to avoid this delay of the steering, in particular in emergency situations, according to the invention at least one damping element is arranged in the steering device, which dampens the rotational movement of the handle relative to the transverse element. The damping element is formed in particular to a speed-dependent damping of the rotational movement. This speed-dependent damping is designed so that the damping increases with increasing speed.

Im Rahmen vorliegender Erfindung wird stellenweise der Aufbau anhand nur eines Griffs und eines Dämpfungselements beschrieben. Bevorzugt sind jedoch stets zwei Griffe mit jeweils einem Dämpfungselement oder zwei Griffe, die durch ein gemeinsames Dämpfungselement gedämpft sind, vorgesehen.In the context of the present invention, the structure will be described in places with reference to only one handle and one damping element. Preferably, however, always two handles, each with a damping element or two handles, which are damped by a common damping element is provided.

Insbesondere kann das Dämpfungselement so ausgebildet sein, dass bei entsprechend hoher Geschwindigkeit eine Dämpfung bis zu einer Geschwindigkeit von annähernd Null bezüglich der Drehung des Griffs gegenüber dem Querelement erfolgt. Insofern kann das Dämpfungselement auch als Bremselement bezeichnet werden, da es zu einer annähernden oder vollständigen Bremsung der Drehbewegung des Griffs gegenüber dem Querelement führt.In particular, the damping element can be designed so that at a correspondingly high speed damping up to a Speed is approaching zero with respect to the rotation of the handle relative to the cross member. In this respect, the damping element can also be referred to as a brake element, since it leads to an approximate or complete braking of the rotational movement of the handle relative to the transverse element.

Das Dämpfungselement ist insbesondere zum Dämpfen an einer beliebigen Drehwinkelposition des Griffes ausgebildet. Es wird somit nicht nur an etwaigen Endanschlägen des Griffes gedämpft bzw. vollständig gebremst, sondern der Griff wird, insbesondere geschwindigkeitsabhängig, an jedweder Drehwinkelposition gedämpft bzw. abgebremst.The damping element is designed in particular for damping at an arbitrary angular position of the handle. It is thus not only attenuated or completely braked at any end stops of the handle, but the handle is, in particular speed-dependent attenuated or braked at any rotational angle position.

Das Dämpfungselement kann sich im Querelement, im Griff oder zwischen Querelement und Griff befinden. Unabhängig von der Positionierung des Dämpfungselements wird die Drehbewegung des Griffs relativ zum Querelement gedämpft.The damping element may be located in the cross member, in the handle or between the cross member and the handle. Regardless of the positioning of the damping element, the rotational movement of the handle is damped relative to the cross member.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass in dem Dämpfungselement ein dilatantes Fluid zum Dämpfen der Drehbewegung verwendet wird. Dieses dilatante Fluid befindet sich somit in dem Dämpfungselement und wird bei der Drehung des Griffs um die Drehachse in Bewegung versetzt. Das dilatante Fluid kann auch als scherverdickendes Fluid bezeichnet werden. Das dilatante Fluid hat zur Eigenschaft, dass es bei einer Scherbelastung mit steigender Scherkraft zähflüssiger wird. Dadurch ermöglicht dieses dilatante Fluid eine geschwindigkeitsabhängige Dämpfung.It is preferably provided that in the damping element a dilatant fluid is used for damping the rotational movement. This dilatant fluid is thus located in the damping element and is set in motion upon rotation of the handle about the axis of rotation. The dilatant fluid may also be referred to as shear thickening fluid. The dilatant fluid has the property of becoming more viscous with a shearing force with increasing shear force. As a result, this dilatant fluid allows a speed-dependent damping.

Solch ein dilatantes Fluid wird beispielsweise aus einem Öl hergestellt, das mit Speisestärke versetzt ist, oder es wird eine mit Nanopartikeln suspendierte Flüssigkeit verwendet.Such a dilatant fluid is made, for example, from an edible spiked oil, or a nanoparticle-suspended fluid is used.

Das Dämpfungselement kann auch als Rotationsdämpfungselement beschrieben werden, da es die Drehbewegung des Griffs um die Drehachse dämpft.The damping element can also be described as a rotation damping element, since it dampens the rotational movement of the handle about the axis of rotation.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement einen Rotor und einen Stator umfasst. Der Rotor und der Stator sind koaxial zueinander angeordnet und relativ zueinander drehbar. Das beschriebene Fluid befindet sich zwischen Rotor und Stator in einem entsprechenden Freiraum.It is preferably provided that the damping element comprises a rotor and a stator. The rotor and the stator are arranged coaxially with each other and rotatable relative to each other. The fluid described is located between the rotor and stator in a corresponding space.

Durch die Bewegung des Rotors gegenüber dem Stator wird die Scherbewegung in dem Fluid erzeugt. Insbesondere ist hierzu vorgesehen, dass zwischen Rotor und Stator eine fluidgefüllte Kammer ausgebildet ist, deren Volumen sich bei der Drehbewegung verändert. Insbesondere wird das Fluid in der Kammer bei entsprechender Bewegung des Rotors gegenüber dem Stator aus der Kammer verdrängt, wodurch es zur Scherbelastung des Fluides und zur Verdickung des Fluides kommt.The movement of the rotor relative to the stator generates the shearing motion in the fluid. In particular, it is provided for this purpose that between the rotor and stator, a fluid-filled chamber is formed, the volume of which changes during the rotational movement. In particular, the fluid in the chamber with a corresponding movement of the rotor relative to the stator is displaced from the chamber, whereby it comes to the shear stress of the fluid and the thickening of the fluid.

Beispielsweise ist zwischen Rotor und Stator ein ringförmiger zur Drehachse koaxialer Freiraum vorgesehen, der mit dem Fluid gefüllt ist. Vorzugsweise weisen Rotor und Stator jeweils zumindest einen Fortsatz auf, die sich radial zur Drehachse in diesen Freiraum erstrecken. Bei der Drehbewegung können sich die beiden Fortsätze aufeinander zubewegen, wobei zwischen den beiden Fortsätzen eine fluidgefüllte Kammer (Teil des Freiraums) ausgebildet ist, deren Volumen sich bei entsprechender Drehrichtung verringert.For example, an annular space, which is coaxial with the axis of rotation and is filled with the fluid, is provided between the rotor and the stator. Preferably, rotor and stator each have at least one extension which extend radially to the axis of rotation in this space. During the rotational movement, the two extensions can move towards each other, wherein between the two extensions a fluid-filled chamber (part of the free space) is formed, the volume of which decreases with a corresponding direction of rotation.

Alternativ zu der oben beschriebenen Ausgestaltung des Dämpfungselements mit einem Fluid ist auch vorgesehen, dass das Dämpfungselement als Fliehkraftbremse ausgebildet ist. Bei der Fliehkraftbremse werden bei entsprechend hoher Drehgeschwindigkeit Reibbeläge aneinander gepresst, wodurch die Bremswirkung erzeugt wird.As an alternative to the above-described embodiment of the damping element with a fluid is also provided that the damping element is designed as a centrifugal brake. In the centrifugal brake friction linings are pressed together at a correspondingly high rotational speed, whereby the braking effect is generated.

Des Weiteren ist es möglich, das Dämpfungselement als Wirbelstrombremse auszubilden, um geschwindigkeitsabhängig eine Bremsung der Drehbewegung um die Drehachse zu erzeugen.Furthermore, it is possible to form the damping element as an eddy current brake in order to generate speed-dependent braking of the rotational movement about the axis of rotation.

Darüber hinaus ist es auch möglich, am Dämpfungselement einen Aktuator anzuordnen, der von einem Steuergerät angesteuert wird. Dabei ist das Dämpfungselement beispielsweise eine Bremse, die vom Aktuator betätigt wird. Diese Betätigung durch den Aktuator kann z.B. elektromotorisch oder elektromagnetisch erfolgen.In addition, it is also possible to arrange an actuator on the damping element, which is controlled by a control unit. In this case, the damping element is for example a brake, which is actuated by the actuator. This actuation by the actuator may e.g. electromotive or electromagnetically.

Des Weiteren ist es beispielsweise möglich, dass das Dämpfungselement zum Dämpfen fluidgefüllt ist, wobei eine magnetoreologische Flüssigkeit verwendet wird. Der Aktuator erzeugt dann bei entsprechender Ansteuerung durch das Steuergerät ein Magnetfeld, um die Viskosität der magnetoreologischen Flüssigkeit zu verändern. Auch dadurch ist gezielt ein Abbremsen bzw. Dämpfen der Drehbewegung des Griffs möglich.Furthermore, it is possible, for example, that the damping element is filled with fluid for damping, wherein a magnetoreological fluid is used. The actuator then generates, with appropriate control by the controller, a magnetic field to change the viscosity of the magnetoreological fluid. Also characterized targeted braking or damping of the rotational movement of the handle is possible.

Der Aktuator wird vom Steuergerät insbesondere in Abhängigkeit eines Fahrzeugzustandes oder einer Fahrsituationen angesteuert. So ist es auch bei Verwendung eines Aktuators möglich, dass die Dämpfung der Drehbewegung des Griffs geschwindigkeitsabhängig erfolgt. Das Steuergerät kann vorzugsweise über einen Sensor die Drehgeschwindigkeit des Griffs messen und in Abhängigkeit davon den Aktuator ansteuern.The actuator is controlled by the control unit, in particular depending on a vehicle condition or a driving situation. Thus, it is also possible when using an actuator that the damping of the rotational movement of the handle is speed-dependent. The control unit can preferably measure the rotational speed of the handle via a sensor and actuate the actuator in dependence thereon.

Allerdings ist es auch möglich, dass das Steuergerät in Abhängigkeit einer sonstigen Fahrsituation oder eines sonstigen Fahrzeugzustandes den Aktuator ansteuert. Solch ein Fahrzeugzustand könnte beispielsweise eine gewisse Fortbewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs sein. Eine entsprechende Fahrsituation könnte beispielsweise vorliegen, wenn das Fahrzeug eine relativ gefährliche Fahrsituation erkennt.However, it is also possible for the control unit to actuate the actuator as a function of another driving situation or another vehicle condition. Such a vehicle condition For example, could be a certain speed of movement of the vehicle. A corresponding driving situation could be present, for example, if the vehicle recognizes a relatively dangerous driving situation.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Drehachse um 60° bis 120°, vorzugsweise 70° bis 110°, besonders vorzugsweise 80° bis 100°, gegenüber der Lenkachse geneigt ist.Furthermore, it is preferably provided that the axis of rotation is inclined by 60 ° to 120 °, preferably 70 ° to 110 °, particularly preferably 80 ° to 100 °, relative to the steering axis.

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Griff um max. 20°, vorzugsweise max. 15°, gegenüber dem Querelement verdrehbar ist. Insbesondere sind an der Lenkvorrichtung Endanschläge vorgesehen, um die Drehbarkeit des Griffes zu begrenzen. Innerhalb dieses Bereichs ergibt sich ein Vorteil bei der ergonomischen Bedienung der Lenkvorrichtung.In a preferred embodiment it is provided that the handle by max. 20 °, preferably max. 15 °, with respect to the cross member is rotatable. In particular, end stops are provided on the steering device in order to limit the rotatability of the handle. Within this range, there is an advantage in the ergonomic operation of the steering device.

Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Griff als Stab ausgebildet ist. Der Stab ist insbesondere vertikal angeordnet und kann von der Hand des Fahrers gegriffen werden, so dass von oben nach unten der Zeigefinger, der Mittelfinger, der Ringfinger und der kleine Finger am Stab anliegen. Der Stab kann neben einer geraden Form auch eine ergonomisch angepasste Formen haben.Furthermore, it is preferably provided that the handle is designed as a rod. In particular, the rod is arranged vertically and can be gripped by the driver's hand, so that from top to bottom of the index finger, the middle finger, the ring finger and the little finger rest against the rod. In addition to a straight shape, the rod can also have ergonomically adapted shapes.

Der Stab kann bevorzugt an seinem oberen Ende und/oder an seinem unteren Ende und/oder zwischen den beiden Enden am Querelement befestigt sein. In besonders bevorzugter Ausführung ist jedoch vorgesehen, dass der Stab als Horn ausgebildet ist. Das Horn ist dadurch gekennzeichnet, dass es lediglich an seinem unteren Ende am Querstück befestigt ist, und somit der obere Bereich des Horns zum Greifen durch die Hand frei bleiben.The rod may preferably be fastened to the transverse element at its upper end and / or at its lower end and / or between the two ends. In a particularly preferred embodiment, however, it is provided that the rod is designed as a horn. The horn is characterized in that it is attached only at its lower end to the crosspiece, and thus the upper portion of the horn remain free to be gripped by the hand.

Die Erfindung umfasst ferner ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein 2-spuriges Kraftfahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eine der soeben beschriebenen Lenkvorrichtungen. Das Querelement ist dabei um die Lenkachse drehbar im Fahrzeug befestigt. Die Lenkachse steht koaxial zu einer Lenksäule oder einem entsprechenden Element einer steer-by-wire Lenkung. Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Unteransprüche finden entsprechend vorteilhafte Anwendung für das erfindungsgemäße Fahrzeug.The invention further comprises a vehicle. The vehicle is in particular a two-lane motor vehicle. The vehicle includes one of the steering devices just described. The cross member is mounted rotatably about the steering axis in the vehicle. The steering axle is coaxial to a steering column or a corresponding element of a steer-by-wire steering. The advantageous embodiments described in the context of the steering device according to the invention and dependent claims find correspondingly advantageous application for the vehicle according to the invention.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung,
  • 2 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung,
  • 3 eine Variante der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung,
  • 4 eine schematische Darstellung der geschwindigkeitsabhängigen Dämpfung an der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung,
  • 5 eine erste Variante zur Ausgestaltung des Dämpfungselements der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung, und
  • 6 eine zweite Variante zur Ausgestaltung des Dämpfungselements der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung.
Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:
  • 1 a schematic view of a steering device according to the invention,
  • 2 a schematic side view of the steering device according to the invention,
  • 3 a variant of the steering device according to the invention,
  • 4 a schematic representation of the speed-dependent damping of the steering device according to the invention,
  • 5 a first variant of the embodiment of the damping element of the steering device according to the invention, and
  • 6 a second variant of the embodiment of the damping element of the steering device according to the invention.

1 zeigt aus der Sicht des Fahrers eine schematische Darstellung einer Lenkvorrichtung 1. Die Lenkvorrichtung 1 umfasst ein Querelement 2. In dem Querelement 2 kann beispielsweise ein Airbag angeordnet sein. 1 shows from the driver's perspective, a schematic representation of a steering device 1 , The steering device 1 includes a cross member 2 , In the cross element 2 For example, an airbag may be arranged.

Das Querelement 2 ist um eine Lenkachse 4 drehbar in einem Fahrzeug befestigbar. Das Drehen der Lenkvorrichtung 1 um diese Lenkachse 4 führt zum Lenken der Räder des Fahrzeugs.The cross element 2 is about a steering axle 4 rotatably mounted in a vehicle. Turning the steering device 1 around this steering axle 4 leads to steering the wheels of the vehicle.

Beidseitig des Querelements 2 umfasst die Lenkvorrichtung 1 Griffe 3. Die Griffe 3 sind mit dem Querelement verbunden. Jeder der beiden Griffe 3 ist um eine Drehachse 5 gegenüber dem Querelement drehbar. Die Drehachse 5 steht in etwa senkrecht zur Lenkachse 4.On both sides of the cross element 2 includes the steering device 1 handles 3 , The handles 3 are connected to the cross element. Each of the two handles 3 is about a rotation axis 5 rotatable relative to the transverse element. The rotation axis 5 is approximately perpendicular to the steering axis 4 ,

Des Weiteren umfasst die Lenkvorrichtung 1 zwei Dämpfungselemente 10. Die Dämpfungselemente 10 sind zum Dämpfen der Drehbewegung des jeweiligen Griffs 3 gegenüber dem Querelement 2 angeordnet. Hierzu können sich die Dämpfungselemente 10 im Griff 3, im Querelement 2 oder zwischen Querelement 2 und Griff 3 befinden.Furthermore, the steering device comprises 1 two damping elements 10 , The damping elements 10 are for damping the rotational movement of the respective handle 3 opposite the cross element 2 arranged. For this purpose, the damping elements 10 under control 3 , in the cross element 2 or between cross element 2 and handle 3 are located.

2 zeigt eine Seitenansicht der Lenkvorrichtung 1. Gemäß 2 ist die Drehbewegung des Griffs 3 um die Drehachse 5 auf α = 10° beschränkt. 2 shows a side view of the steering device 1 , According to 2 is the rotational movement of the handle 3 around the axis of rotation 5 limited to α = 10 °.

3 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei der die Anbindung des Griffs 3 am Querelement 2 weiter unten vorgesehen ist, als in den 1 und 2. Dadurch sitzt auch die Drehachse 5 weiter unten. 3 shows an alternative embodiment in which the connection of the handle 3 on the cross element 2 is provided below than in the 1 and 2 , This also sits the axis of rotation 5 further down.

Die verwendeten Dämpfungselemente 10 dämpfen die Drehbewegung der Griffe 3 gegenüber dem Querelement 2 geschwindigkeitsabhängig, so dass bei steigender Drehgeschwindigkeit die Dämpfung verstärkt wird.The used damping elements 10 dampen the rotational movement of the handles 3 opposite the cross element 2 speed-dependent, so that the damping is increased with increasing rotational speed.

Diese geschwindigkeitsabhängige Dämpfung ist in 4 verdeutlicht. 4 zeigt auf der horizontalen Achse den Drehwinkel α des Griffs 3 um die Drehachse 5. Die vertikale Achse in 4 zeigt die Geschwindigkeit der Drehbewegung. Im Bereich I erfolgt eine normale Lenkbewegung, wobei die Griffe 3 relativ langsam um die Drehachse 5 bewegt werden. Eine entsprechend schnelle Lenkbewegung des Fahrers führt zu einer relativ schnellen Drehbewegung der Griffe 3 um die Drehachsen 5. Dies ist im Bereich II in 4 gezeigt. Dementsprechend steigt mit steigender Geschwindigkeit auch die Dämpfung bzw. die Abbremsung der Drehbewegung an.This speed-dependent damping is in 4 clarified. 4 shows the rotation angle on the horizontal axis α of the handle 3 around the axis of rotation 5 , The vertical axis in 4 shows the speed of the rotary motion. In the area I takes a normal steering movement, with the handles 3 relatively slow around the axis of rotation 5 to be moved. A correspondingly fast steering movement of the driver leads to a relatively fast rotational movement of the handles 3 around the axes of rotation 5 , This is in the range II in 4 shown. Accordingly, with increasing speed and the damping or the deceleration of the rotational movement increases.

5 und 6 zeigen zwei mögliche Ausgestaltungen der Dämpfungselemente 10 mit dilatanten Fluiden. 5 and 6 show two possible embodiments of the damping elements 10 with dilatant fluids.

Gemäß 5 umfasst ein mögliches Dämpfungselement 10 einen Rotor 11 und einen Stator 12. Rotor 11 und Stator 12 sind koaxial zur Drehachse 5 angeordnet. Zwischen Rotor 11 und Stator 12 verbleibt ein Freiraum, der mit dem dilatanten Fluid gefüllt ist. Vom Rotor 11 erstreckt sich ein Fortsatz 13 radial nach Innen in diesen Freiraum. Vom Stator 12 erstreckt sich ein Fortsatz 13 radial nach Außen in diesen Zwischenraum. Zwischen den beiden Fortsätzen 13 entsteht eine Kammer 14, die mit dem dilatanten Fluid gefüllt ist und bei entsprechender Drehrichtung im Volumen verkleinert wird. Dadurch strömt das Fluid aus dieser Kammer heraus und es erfolgt die Scherbelastung, welche das Fluid verdickt.According to 5 includes a possible damping element 10 a rotor 11 and a stator 12 , rotor 11 and stator 12 are coaxial with the axis of rotation 5 arranged. Between rotor 11 and stator 12 remains a free space that is filled with the dilatant fluid. From the rotor 11 extends an extension 13 radially inward in this space. From the stator 12 extends an extension 13 radially outward in this space. Between the two extensions 13 a chamber is created 14 , which is filled with the dilatant fluid and is reduced in volume with appropriate direction of rotation. As a result, the fluid flows out of this chamber and there is the shear stress, which thickened the fluid.

6 zeigt eine ähnliche mögliche Ausgestaltung des Dämpfungselements 10 mit Rotor 11 und Stator 12. Die schematische Darstellung in 6 zeigt, dass zwischen Rotor 11 und Stator 12 durch zwei Dichtungen 15 ebenfalls eine Kammer 14 für das dilatante Fluid gebildet ist. In diesem Beispiel wird das Volumen der Kammer 14 jedoch nicht verändert, sondern es ragen vom Rotor 11 und vom Stator 12 Fortsätze 13 in diese Kammer 14. Durch die Reibung der Fortsätze 14 gegenüber dem Fluid und/oder durch eine wellige Ausgestaltung der Fortsätze 13 kann auch hier eine Scherbelastung des dilatanten Fluides erzeugt werden. 6 shows a similar possible embodiment of the damping element 10 with rotor 11 and stator 12 , The schematic representation in 6 shows that between rotor 11 and stator 12 through two seals 15 also a chamber 14 is formed for the dilatant fluid. In this example, the volume of the chamber 14 However, it does not change, but it sticks out of the rotor 11 and from the stator 12 projections 13 in this chamber 14 , Due to the friction of the extensions 14 relative to the fluid and / or by a wavy configuration of the extensions 13 Here, too, a shear stress of the dilatant fluid can be generated.

In beiden Beispielen kann sich natürlich auch der Stator 12 außen befinden und der Rotor 11 innen.In both examples, of course, also the stator 12 located outside and the rotor 11 Inside.

Darüber hinaus ist es möglich, an der Lenkvorrichtung 1, wie sie anhand der 1 bis 4 vorgestellt wurde, anderweitige Dämpfungselemente zu verwenden, wie sie im allgemeinen Teil beschrieben wurden.In addition, it is possible on the steering device 1 as they are based on the 1 to 4 was presented to use other damping elements, as described in the general part.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Lenkvorrichtungsteering device
22
Querelementcrossmember
33
Griffehandles
44
Lenkachsesteering axle
55
Drehachseaxis of rotation
1010
Dämpfungselementdamping element
1111
Rotorrotor
1212
Statorstator
1313
Fortsätzeprojections
1414
Kammerchamber
1515
Dichtungenseals

Claims (9)

Lenkvorrichtung (1) für ein Fahrzeug, umfassend • ein Querelement (2), das im Fahrzeug um eine Lenkachse (4) drehbar montierbar ist, • zumindest einen am Querelement (2) befestigten Griff (3) zum Drehen der Lenkvorrichtung (1) um die Lenkachse (4), wobei der Griff (3) gegenüber dem Querelement (2) um eine Drehachse (5) drehbar ist, und • zumindest ein Dämpfungselement (10) zum Dämpfen der Drehbewegung des Griffs (3) gegenüber dem Querelement (2).Steering device (1) for a vehicle, comprising A transverse element (2) which is rotatably mountable in the vehicle about a steering axis (4), • at least one handle (3) attached to the transverse element (2) for rotating the steering device (1) about the steering axis (4), the handle (3) being rotatable relative to the transverse element (2) about an axis of rotation (5), and • At least one damping element (10) for damping the rotational movement of the handle (3) relative to the transverse element (2). Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Dämpfungselement (10) zur geschwindigkeitsabhängigen Dämpfung der Drehbewegung ausgebildet ist.Steering device after Claim 1 , wherein the damping element (10) is designed for speed-dependent damping of the rotational movement. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2, wobei in dem Dämpfungselement (10) ein dilatantes Fluid zum Dämpfen der Drehbewegung verwendet wird.Steering device after Claim 2 wherein in the damping element (10) a dilatant fluid is used for damping the rotational movement. Lenkvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Dämpfungselement (10) einen Rotor (11) und einen Stator (12) umfasst, die koaxial zueinander angeordnet und relativ zueinander drehbar sind, wobei das Fluid zwischen Rotor (11) und Stator (12) angeordnet ist.Steering device after Claim 2 or 3 wherein the damping element (10) comprises a rotor (11) and a stator (12) which are arranged coaxially with one another and are rotatable relative to each other, wherein the fluid between the rotor (11) and stator (12) is arranged. Lenkvorrichtung nach Anspruch 4, wobei zwischen Rotor (11) und Stator (12) eine fluidgefüllte Kammer (14) ausgebildet ist, deren Volumen sich bei der Drehbewegung verändert.Steering device after Claim 4 , wherein between the rotor (11) and stator (12) a fluid-filled chamber (14) is formed, the volume of which changes during the rotational movement. Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Dämpfungselement (18) als • als Fliehkraftbremse ausgebildet ist, oder • als Wirbelstrombremse ausgebildet ist,Steering device after Claim 1 or 2 wherein the damping element (18) is designed as • as a centrifugal brake, or • is designed as an eddy current brake, Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Drehachse (5) um 60° bis 120°, vorzugsweise 70° bis 110°, besonders vorzugsweise 80° bis 100°, gegenüber der Lenkachse (4) geneigt ist.Steering device according to one of the preceding claims, wherein the axis of rotation (5) by 60 ° to 120 °, preferably 70 ° to 110 °, particularly preferably 80 ° to 100 °, relative to the steering axis (4) is inclined. Lenkvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Griff (3) um maximal 20°, vorzugsweise maximal 15°, gegenüber dem Querelement (2) verdrehbar ist.Steering device according to one of the preceding claims, wherein the handle (3) by a maximum of 20 °, preferably a maximum of 15 °, relative to the transverse element (2) is rotatable. Fahrzeug, vorzugsweise 2-spuriges Kraftfahrzeug, umfassend eine Lenkvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Querelement (2) um die Lenkachse (4) drehbar im Fahrzeug montiert ist, und wobei die Lenkachse (4) koaxial zu einer Lenksäule oder einem entsprechenden Element eine steer-by-wire Lenkung ausgerichtet ist. Vehicle, preferably a 2-lane motor vehicle, comprising a steering device (1) according to one of the preceding claims, wherein the transverse element (2) is rotatably mounted around the steering axle (4) in the vehicle, and wherein the steering axle (4) is coaxial with a steering column or a corresponding element, a steer-by-wire steering is aligned.
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