DE102019205702A1 - Lenksäulenmodul für ein Steer-by-wire Lenksystem eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem für eine ankoppelbare Sicherheitslenksäule frei zugänglichen Wellenende - Google Patents

Lenksäulenmodul für ein Steer-by-wire Lenksystem eines Kraftfahrzeuges, insbesondere mit einem für eine ankoppelbare Sicherheitslenksäule frei zugänglichen Wellenende Download PDF

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Abstract

Ein erfindungsgemäßes Lenksäulenmodul für ein Steer-by-wire Lenksystem eines Kraftfahrzeuges weist ein Lenkrad (14) auf, wobei das Lenkrad (14) gemeinsam mit einer damit gekoppelten Lenkwelle (56) und um eine Lenkachse (L) rotierbar gelagert ist, um durch Erfassung einer aktiven Drehbewegung des Lenkrades (14) ein Lenkmoment bzw. eine Lenkkraft auf lenkbare Räder des Kraftfahrzeuges zu übertragen. Die Erfassung der Drehbewegung erfolgt dabei insbesondere mittels eines Drehwinkelsensors. Das erfindungsgemäße Lenksäulenmodul (12) weist ferner mindestens ein Lenk-Widerstandsmittel (48) auf, mittels welchem permanent oder abhängig von einem Parameter oder mehreren Parametern das für das Drehen des Lenkrades (14) erforderliche Moment erhöht wird. Bei diesem Lenk-Widerstandsmittel (48) kann es sich um einen einfachen Widerstand handeln, welcher das für das Drehen des Lenkrades (14) erforderliche Drehmoment so weit erhöht, dass sich ein haptisch einer konventionellen Lenkung mit vollständiger mechanischer Verbindung zwischen Lenkrad (14) und Rädern entsprechender Eindruck ergibt. Bei dem erfindungsgemäßen Lenksäulenmodul (12) ist ferner ein Lenkrad-Längsverstellmittel vorgesehen, um die axiale Position des Lenkrades (14) entlang der Lenkachse (L) verstellen zu können. Dabei sind als Lenkrad-Längsverstellmittel mindestens zwei von der Lenkachse (L) beabstandete, parallel zur Lenkachse (L) orientierte Linear-Führungselemente sowie mindestens ein funktional mit den Linear-Führungselementen zusammenwirkendes, von der Lenkachse (L) beabstandet angeordnetes Antriebselement (32) vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lenksäulenmodul für ein Steer-by-wire Lenksystem eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus EP 1 201 528 A2 ist ein als „simulated steering feel system (SSFS)“ bezeichnetes Force Feedback System für eine Lenkung bekannt, das einen Antriebsmotor aufweist, mittels welchem eine Drehmoment-Rückmeldung auf ein Lenkrad oder ein anderes Steuerinstrument übertragbar ist. In dem Dokument wird auch auf den Einsatz solcher Systeme in Steer-by-wire Lenkungen verwiesen.
  • Aus DE 39 02 322 C2 ist ein verstellbarer Lenkwellenmechanismus für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem zumindest je eine erste und zweite Spindelmutter mittels einer zugehörigen angetriebenen Gewindespindel für eine axiale Bewegung eines Schiebers und für eine Schwenkbewegung eines Trägers vorgesehen ist. Die Bewegungen dienen dazu, ein Lenkrad des Kraftfahrzeuges durch die axiale Bewegung des Schiebers in Längsrichtung und durch die Schwenkbewegung in Hochrichtung verstellbar zu machen. Dieser Verstellmechanismus umfasst eine Vielzahl von Einzelelementen und ist damit in Herstellung und Montage relativ kostenintensiv.
  • Aus DE 37 32 817 C2 ist eine Steuersäuleneinstelleinrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die eine erste Gewindespindeleinrichtung und eine zweite Gewindespindeleinrichtung umfasst, wobei die erste Gewindespindeleinrichtung bei Betätigung eine Schwenkbewegung hervorruft und die zweite Gewindespindeleinrichtung bei Betätigung eine Teleskopbewegung hervorruft. Darüber hinaus ist eine gemeinsame Antriebseinrichtung und eine Kupplungseinrichtung vorgesehen, um mit der einen gemeinsamen Antriebseinrichtung wahlweise die erste Gewindespindeleinrichtung oder die zweite Gewindespindeleinrichtung betätigen zu können.
  • Bei den in DE 39 02 322 C2 und in DE 39 02 322 C2 beschriebenen Vorrichtungen ist jeweils ein gegenüber der Lenkwelle radial beabstandet angeordneter Spindelantrieb für die axiale Verstellung des Lenkrades vorgesehen. Diese Vorrichtungen weisen bei größeren axialen Verstellwegen von mehr als 100 mm oder sogar mehr als 200 mm das Problem auf, dass es bei größeren Verstellwegen zu einem Verkanten der Gewindespindel kommen kann, wodurch die Funktionssicherheit in Gefahr ist. Sie sind daher für den Einsatz in Verbindung mit Steer-by-wire Lenksystemen nicht oder nur bedingt geeignet, insbesondere wenn größere axiale Verstellwege realisiert werden sollen, um bei teilautonomem oder autonomem Fahren des Kraftfahrzeuges das Lenkrad in axialer Richtung von einem Fahrzeugführer entfernen zu können, um diesem mehr Bewegungsfreiheit zu verschaffen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenksäulenmodul für ein Steer-by-wire Lenksystem eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, das auch größere axiale Verstellwege mit hoher Funktionssicherheit ermöglicht und es konstruktiv erlaubt, einen ein Wellenende der Lenkwelle umgebenden Freiraum zur Anordnung einer bedarfsweise aktivierbaren Lenksäulen-Sicherheitskupplung zu schaffen, um eine Sicherheitslenksäule an die Lenkwelle bedarfsweise ankoppeln zu können.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Ein erfindungsgemäßes Lenksäulenmodul für ein Steer-by-wire Lenksystem eines Kraftfahrzeuges weist ein Lenkrad auf, wobei das Lenkrad gemeinsam mit einer damit gekoppelten Lenkwelle und um eine Lenkachse rotierbar gelagert ist, um durch Erfassung einer aktiven Drehbewegung des Lenkrades, insbesondere durch einen Fahrzeugführer, ein Lenkmoment bzw. eine Lenkkraft auf lenkbare Räder des Kraftfahrzeuges zu übertragen. Die Erfassung der Drehbewegung erfolgt dabei insbesondere mittels eines Drehwinkelsensors. Das erfindungsgemäße Lenksäulenmodul weist ferner mindestens ein Lenk-Widerstandsmittel auf, mittels welchem permanent oder abhängig von einem Parameter oder mehreren Parametern das für das Drehen des Lenkrades erforderliche Moment erhöht wird. Bei diesem Lenk-Widerstandsmittel kann es sich um einen einfachen Widerstand handeln, welcher das für das Drehen des Lenkrades erforderliche Drehmoment so weit erhöht, dass sich ein haptisch einer konventionellen Lenkung mit vollständiger mechanischer Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern entsprechender Eindruck ergibt. Vorzugsweise ist als Lenk-Widerstandsmittel jedoch ein Aktuator vorgesehen, insbesondere ein Force-Feedback-Aktuator, mittels welchem unter Berücksichtigung von bestimmten Parametern das Lenkmoment an die jeweilige Fahrsituation und den Zustand des Fahrzeuges und der Fahrbahn anpassbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Lenksäulenmodul ist ferner ein Lenkrad-Längsverstellmittel vorgesehen, um die axiale Position des Lenkrades entlang der Lenkachse verstellen zu können. Dabei sind als Lenkrad-Längsverstellmittel mindestens zwei von der Lenkachse beabstandete, parallel zur Lenkachse orientierte Linear-Führungselemente sowie mindestens ein funktional mit den Linear-Führungselementen zusammenwirkendes, von der Lenkachse beabstandet angeordnetes Antriebselement vorgesehen. Diese konstruktive Gestaltung schafft die Grundlage für die Möglichkeit zur Realisierung großer Verstelltiefen von mehr als 100 mm, insbesondere mehr als 150 mm und vorzugsweise mehr als 200 mm in axialer Richtung einer Lenkwelle und kann - bei relativ geringen Herstellungs- und Montagekosten - mit geringem Bauraumbedarf umgesetzt werden. Ferner eignet sich diese konstruktive Gestaltung sowohl für eine Übergangs- und Erprobungsphase von autonomem Fahren mit Kraftfahrzeugen, in welcher eine mechanischen Verbindung von dem Lenkrad zu den lenkbaren Rädern zumindest im Gefahrenfall kurzfristig herstellbar sein muss, als auch für eine spätere Phase von autonomem Fahren mit ausschließlicher Steer-by-wire Lenkung. In beiden Fällen kann das Lenkrad während des autonomen Fahrbetriebs relativ weit in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne vom Fahrzeugführer weg verfahren werden, um den Fahrzeugführer möglichst viel Bewegungsfreiheit einzuräumen, während eine Betätigung des Lenkrades weder erforderlich noch gewünscht ist.
  • Konstruktiv besonders geeignet als Linear-Führungselemente sind mindestens eine - vorzugsweise gleitend oder rollend gelagerte - Führungsschiene und/oder mindestens eine Gewindespindel, weil derartige Element als Standardprofile bzw. Standard-Maschinenbauelemente in großer Vielfalt existieren und damit kostengünstig und variabel am Markt verfügbar sind. Eine besonders führungsstabile und robuste Konstruktion ergibt sich, wenn zwei (oder mehr) parallel zueinander angeordnete Führungsschienen und/oder Gewindespindeln vorgesehen sind, insbesondere wenn sich diese parallel zur Axialrichtung der Lenkwelle erstrecken.
  • Sowohl in Bezug auf die Ausnutzung des Bauraums als auch in Bezug auf eine vor mechanischer und sonstiger Einwirkung geschützte Anordnung ist es von Vorteil, wenn das Lenk-Widerstandsmittel, insbesondere ein Force-Feedback-Aktuator, in axialer Richtung der Lenkachse betrachtet zwischen dem Lenkrad und einer für die Längsverstellung vorgesehenen Antriebseinheit angeordnet ist.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls ist das Lenk-Widerstandsmittel, insbesondere ein funktional mit der Lenkwelle gekoppelter Force-Feedback-Aktuator, gemeinsam mit dem Lenkrad in axialer Richtung der Lenkachse verfahrbar. Alternativ ist es möglich, das Lenk-Widerstandsmittel derart zu konstruieren, dass die Lenkwelle durch dieses hindurchgeführt und gleitend oder rollend gegenüber der Lenkwelle gelagert ist, so dass im Falle einer Längsverstellung des Lenkrades in axialer Richtung der Lenkachse nur die Lenkwelle und das Lenkrad verstellt werden, das Lenk-Widerstandsmittel jedoch an einem fahrzeugfesten Ort verbleibt. Das Mitbewegen des Lenk-Widerstandsmittel hat den Vorteil, dass in Verbindung mit größeren Längsverstellwegen von beispielsweise 100 mm bis 300 mm weniger Bauraum benötigt wird, weil eine entsprechende Länge mit konstantem Durchmesser auf der Lenkwelle im Bereich des Lenk-Widerstandsmittels dann nicht erforderlich ist.
  • Als einfach und kostengünstig verfügbares und zugleich eine gewisse Elastizität und Dämpfung aufweisend wird darauf verwiesen, als Antriebselement einen Zugmitteltrieb einzusetzen. Bevorzugt sind in diesem Zusammenhang insbesondere Riementriebe und besonders bevorzugt Zahnriementriebe, da diese einen praktisch schlupffreien Antrieb bei hoher Dämpfung und gleichzeitig hoher Präzision ermöglichen. Nichtsdestotrotz sind auch Kettenantriebe realisierbar.
  • Herstellungstechnisch und montagetechnisch einfach gestaltet sich ein erfindungsgemäßes Lenksäulenmodul insbesondere, wenn der Zugmitteltrieb funktional mit zwei Abtriebsrädern gekoppelt ist, die jeweils drehfest mit einer Gewindespindel oder mit einem zu einer Gewindespindel komplementär ausgebildeten Gewindeelement zum Antrieb von zwei - insbesondere gleichartig ausgebildeten - Linear-Führungselemente. In Bezug auf die vorstehend genannten Gewindeelemente wird insbesondere auf Gewindehülsen und auf Gewindemuttern verwiesen.
  • In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls ist die Lenkwelle in axialer Richtung durch das Antriebselement hindurchgeführt, oder es ist ein axiales Wellenende der Lenkwelle in axialer Richtung durch das Antriebselement hindurch zugänglich. Als ein axiales Wellenende der Lenkwelle wird in diesem Zusammenhang insbesondere auch ein axiales Wellenende eines funktional mit der Lenkwelle im engeren Sinne gekoppelten Elements verstanden, beispielsweise das axiale Ende eines als Lenk-Widerstandsmittel dienenden Aktuators, insbesondere eines Force-Feedback-Aktuators.
  • An einem derartigen Wellenende und/oder an einem mit dem Wellenende drehfest gekoppelten Verbindungselement, beispielsweise an einem Verbindungszapfen, ist in einer weiteren praktischen Ausführungsform vorzugsweise mindestens eine Öffnung oder mindestens eine Vertiefung zum Einführen eines Kupplungselements ausgebildet. Als Kupplungselement können insbesondere ein Verbindungszapfen dienen, der in eine stirnseitig ausgebildete Öffnung eingepresst oder eingesteckt und drehfest verbunden wird, oder ein Bolzen, der durch Eingreifen in eine in der Umfangsfläche eines Wellenendes ausgebildete Vertiefung eine drehfeste Verbindung zwischen dem Wellenende und einem weiteren Element ermöglicht, beispielsweise eine Lenkzwischenwelle und/oder einem Kupplungselement.
  • An einem erfindungsgemäßen Lenksäulenmodul kann in einer besonders kompakten Gestaltungsvariante auch unmittelbar ein Lenkrad-Höhenverstellmittel vorgesehen sein, mittels welchem das Lenkrad quer zur axialen Richtung der Lenkachse in Hochrichtung verstellbar ist. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Lenkrad-Höhenverstellmittel ein separates Antriebselement und ein Getriebeelement aufweist, wobei das Getriebeelement eine translatorische Bewegung des Antriebselements in eine Schwenkbewegung zwischen Halteeinrichtung und Trägerelement umwandelt. Als Getriebeelement ist daher insbesondere eine Konstruktion mit einem Exzenterelement bevorzugt, die in Verbindung mit einer Halteeinrichtung und einem relativ zu der Halteeinrichtung verschwenkbar angeordneten Trägerelement mit wenigen Bauteilen einfach und kostengünstig umsetzbar ist.
  • Weitere praktische Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • 1 eine Darstellung eines Steer-by-wire Lenksystems mit Lenkrad, Lenksäulenmodul, Sicherheitslenksäule und Lenkachse,
    • 2 das Lenksäulenmodul aus 1 ohne Lenkrad in einer perspektivischen Ansicht von schräg unten,
    • 3 das Lenksäulenmodul aus den 1 und 2 in einer perspektivischen Ansicht gemäß dem Pfeil III in 2,
    • 4 das Lenksäulenmodul aus den 1 bis 3 in einer Längsschnittdarstellung mit einer konstruktiv alternativen Gestaltung eines Riementriebes mit zwei separaten Riemen,
    • 5 ein freies Wellenende des Lenksäulenmoduls aus den 1 bis 4 mit einer als Kardangelenk ausgeführten Kupplung in einer Explosionsdarstellung,
    • 6 das Lenksäulenmodul aus den 1 bis 5 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben in einer eingefahrenen Stellung,
    • 7 das Lenksäulenmodul aus den 1 bis 6 in einer perspektivischen Ansicht von oben in einer ausgefahrenen Stellung und
    • 8 das Lenksäulenmodul aus den 1 bis 7 in einer perspektivischen Ansicht in Richtung des Pfeils VIII in 2.
  • 1 zeigt ein - die Erfindung nicht beschränkendes - Ausführungsbeispiel eines Steer-by-wire Lenksystems 10 mit einem Lenksäulenmodul 12, das in den 2 bis 8 im Detail dargestellt ist. Die einzelnen Elemente des Lenksäulenmoduls 12, welche zusätzlich zu dem Lenkrad 14 vorgesehen sind, werden daher nachfolgend in Verbindung mit den 2 bis 8 erläutert.
  • An das Lenksäulenmodul 12 schließen sich mehrere Lenkzwischenwellen 16 an. Zwischen zwei aneinander angrenzenden Lenkzwischenwellen 16 ist eine Sicherheitskupplung 18 vorgesehen. Diese Sicherheitskupplung 18 ist im regulären Fahrbetrieb offen, d.h. die an dieser Sicherheitskupplung 18 aneinander angrenzenden Lenkzwischenwellen sind dann nicht gekoppelt.
  • Bedarfsweise kann die Sicherheitskupplung 18 geschlossen werden, um eine drehfeste Verbindung zwischen den an der Sicherheitskupplung 18 aneinander angrenzenden Lenkzwischenwellen 18 herzustellen. Wenn die Sicherheitskupplung 18 geschlossen ist, führt eine Drehbewegung des Lenkrades zu einer konventionellen mechanischen Übertragung von Lenkbewegungen über sämtliche Lenkzwischenwellen 18 zu einem Ritzel 20 und über das Ritzel 20 auf eine Lenkachse 22 an deren äußeren Enden 24a, 24b nicht dargestellte, lenkbare Räder eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges montiert sind.
  • Im entkoppelten Zustand, d.h. wenn die Sicherheitskupplung 18 geöffnet ist, werden Drehbewegungen des Lenkrades 14 mittels eines nicht im Detail dargestellten Drehwinkelsensors erfasst und als elektronische Signale an einen nur schematisch dargestellten Lenk-Aktuator 26 weitergeleitet. Der Lenk-Aktuator 26 führt dann Lenkbewegungen unmittelbar über die Lenkachse 22 aus.
  • In Verbindung mit den 2 bis 8 werden im Folgenden der konstruktive Aufbau und die Funktionsweise des Lenksäulenmoduls 12 beschrieben.
  • Das Lenksäulenmodul 12 umfasst eine Halteeinrichtung 28, die an einem beliebigen Karosserieelement des nicht dargestellten Kraftfahrzeuges befestigt sein kann, insbesondere an einem Cockpitträger. In der gezeigten Ausführungsform ist ein Trägerelement 30 gegenüber der Halteeinrichtung 28 um eine Schwenkachse S verschwenkbar gelagert. Das Trägerelement 30 ist im Wesentlichen gebildet durch zwei Längsträger 58a, 58b und einen Querträger 60, die zu einer starren Einheit fest miteinander verbunden oder einstückig ausgebildet sind. An dem Querträger 60 ist als Antriebselement 32 für einen Zugmitteltrieb 34 ein Elektromotor 36 befestigt. Der Zugmitteltrieb 34, hier in Form eines Riementriebes 38, insbesondere eines Zahnriementriebes, mit einem umlaufenden Riemen 40, umfasst ein angetriebenes Riemenrad 42 sowie zwei von dem Riemen 40 angetriebene Abtriebsräder 44a, 44b.
  • Die Abtriebsräder 44a, 44b sind drehfest gekoppelt und/oder einstückig hergestellt mit diesen zugeordneten Gewindespindeln 46a, 46b (vgl. 4). Dabei kann - wie in 4 dargestelltabweichend zu den Darstellungen in den 2 und 3 auch ein erster Riemen 40 vorgesehen sein, welcher nur das angetriebene Riemenrad 42 mit dem einen Abtriebsrad 44a koppelt und ein separater weiterer Riemen 40, welcher das angetriebene Riemenrad 42 mit dem anderen Abtriebsrad 44b koppelt. Wenn - wie in 4 dargestellt - zwei separate Riemen 40 vorgesehen sind, ergibt sich ein jeweils größerer Umschlingungswinkel um das Riemenrad 42 und die Abtriebsräder 44a, 44b. Dies kann vorteilhaft in Bezug auf den für die Realisierung erforderlichen Bauraum, die Einstellung der Präzision (Drehwinkelsynchronisation) und die Austauschbarkeit im Wartungs- und/oder Reparaturfall sein. Insbesondere ist eine Montage und ein Austausch der Riemen 40 auch dann noch möglich, wenn eine Lenkwelle 56 und/oder eine Lenkzwischenwelle 16 bereits montiert ist.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 4 sind zwei Querträger 60 an dem Trägerelement 30 vorgesehen, die das Antriebselement 32, hier in Form des Riementriebes 36, in axialer Richtung betrachtet beidseitig schützend umschließen. Ferner dienen diese Querträger 60 der Lagerung der Einheit aus den Abtriebsrädern 44a, 44b und den Gewindespindeln 46a, 46b.
  • Wie in den 6 und 7 gut erkennbar ist, dient das in 7 erkennbare Antriebselement 32 dazu, einen als Lenk-Widerstandsmittel 48 dienenden Aktuator 50 gemeinsam mit einer Lenkwelle 56 entlang einer Lenkachse L in axialer Richtung verschieben zu können. Dazu sind in der gezeigten Ausführungsform relativbewegliche Führungsschienen 52a, 52b vorgesehen, die über fest mit diesen verbundene Muttern 54a, 54b durch Rotieren der Gewindespindeln 46a, 46b in axialer Richtung verschiebbar sind. 7 zeigt die Lenkwelle 56 mit dem Aktuator 50 in einer ausgefahrenen Stellung, 6 in einer eingefahrenen Stellung. Der maximale Verfahrweg beträgt in axialer Richtung entlang der Lenkachse L in der gezeigten Ausführungsform 200 mm. Durch eine gleitende oder rollende Lagerung der Führungsschienen 52a, 52b gegenüber dem Trägerelement 30 kann eine hohe Richtungsstabilität und Robustheit des Lenksäulenmoduls erzielt werden, insbesondere auch bei hohen axialen Verstellwegen von 200 mm bis 300 mm.
  • An dem Aktuator 50 ist auf der - in axialer Richtung betrachtet - der Lenkwelle 56 gegenüberliegenden Seite ein Wellenende 62 ausgebildet, das bei Inaktivität des Aktuators 50 drehfest mit der Lenkwelle 56 gekoppelt ist. Um an dieses Wellenende 62 bei Bedarf eine Lenkzwischenwelle 16 ankoppeln und durch das Antriebselement 32 hindurch zu können, wie in 4 ansatzweise gezeigt, ist das Antriebselement 32 so gestaltet, dass ein sich um das Wellenende 62 erstreckender Freiraum F (vgl. 3) nicht von dem Riemen 40 oder einem sonstigen Element des Antriebselements 32 durchquert wird. Aufgrund der perspektivischen Darstellung von schräg oben in 3 ist dies in 3 nicht erkennbar. In einer nicht dargestellten Ansicht mit Blick in rein axialer Richtung auf das Wellenende 62 schneiden weder der Riemen 40, noch das Antriebsrad 42, noch eines der Abtriebsräder 44a, 44b den Freiraum F. Eine sich an das Wellenende 62 in axialer Richtung anschließende Lenkzwischenwelle 16 kann daher mit einem Sicherheitsabstand zu dem Antriebselement 32 durch dieses hindurch geführt werden.
  • Bei der in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsform weist das Wellenende 62 eine zentrale Öffnung 64 zum Einstecken eines Kupplungselements 66, hier in Form eines Verbindungszapfens 68 auf. An dem Verbindungszapfen 68 ist eine Vertiefung 70 ausgebildet, welche die Montage einer Kupplung 72 mit Kardangelenk mittels eines Bolzens 74 ermöglicht, um eine in 5 nicht dargestellte Lenkzwischenwelle 16 in einem gegenüber der axialen Richtung der Lenkwelle 56 veränderten Winkel anordnen zu können.
  • Um ein Verschwenken des Trägerelements 30 gegenüber der Halteeinrichtung 28 um die Schwenkachse S zu bewirken, ist als separates Antriebselement 76 ein weiterer Elektromotor 78 vorgesehen, der auf einer Seite mit einer Gewindespindel 80 und auf der anderen Seite mit einer Getriebeanordnung 82 zusammenwirkt. Die Getriebeanordnung 82 umfasst ein Exzenterelement 84, das beidseitig durch jeweils eine in den Längsträgern 58a, 58b ausgebildeten Führungsnuten 86a, 86b geführt und außenseitig in der Halteeinrichtung 28 gelagert ist. Durch Betätigung des Antriebselements 76 lässt sich das Trägerelement 30 gegenüber der Halteeinrichtung 28 um die Schwenkachse S verschwenken und so eine Verstellung des mit der Lenkwelle 56 gekoppelten Lenkrades 14 in Hochrichtung bewirken.
  • 8 zeigt ein an einem Cockpitträger 88 montiertes Lenksäulenmodul 10.
  • Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Lenksystem
    12
    Lenksäulenmodul
    14
    Lenkrad
    16
    Lenkzwischenwelle
    18
    Sicherheitskupplung
    20
    Ritzel
    22
    Lenkachse
    24a, 24b
    Ende
    26
    Lenk-Aktuator
    28
    Halteeinrichtung
    30
    Trägerelement
    32
    Antriebselement
    34
    Zugmitteltrieb
    36
    Elektromotor
    38
    Riementrieb
    40
    Riemen
    42
    angetriebenes Riemenrad
    44a, 44b
    getriebene Riemenräder
    46a, 46b
    Gewindespindel
    48
    Lenk-Widerstandsmittel
    50
    Aktuator
    52a, 52b
    Führungsschiene
    54a, 54b
    Mutter
    56
    Lenkwelle
    58a, 58b
    Längsträger
    60
    Querträger
    62
    Wellenende
    64
    Öffnung
    66
    Kupplungselement
    68
    Verbindungszapfen
    70
    Vertiefung
    72
    Kupplung
    74
    Bolzen
    76
    Antriebselement
    78
    Elektromotor
    80
    Gewindespindel
    82
    Getriebeanordnung
    84
    Exzenterelement
    86a, 86b
    Führungsnut
    88
    Cockpitträger
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1201528 A2 [0002]
    • DE 3902322 C2 [0003, 0005]
    • DE 3732817 C2 [0004]

Claims (10)

  1. Lenksäulenmodul (12) für ein Steer-by-wire Lenksystem eines Kraftfahrzeuges mit einem Lenkrad (14), wobei das Lenkrad (14) gemeinsam mit einer damit gekoppelten Lenkwelle (56) und um eine Lenkachse (L) rotierbar gelagert ist, um durch Erfassung einer aktiven Drehbewegung des Lenkrades (14) ein Lenkmoment bzw. eine Lenkkraft auf lenkbare Räder des Kraftfahrzeuges zu übertragen, wobei mindestens ein Lenk-Widerstandsmittel (48) vorgesehen ist, mittels welchem permanent oder abhängig von einem Parameter oder mehreren Parametern das für das Drehen des Lenkrades (14) erforderliche Moment erhöht wird, wobei ein Lenkrad-Längsverstellmittel vorgesehen ist, um die axiale Position des Lenkrades (14) entlang der Lenkachse (L) verstellen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass als Lenkrad-Längsverstellmittel mindestens zwei von der Lenkachse (L) beabstandete, parallel zur Lenkachse (L) orientierte Linear-Führungselemente sowie mindestens ein funktional mit den Linear-Führungselementen zusammenwirkendes, von der Lenkachse (L) beabstandet angeordnetes Antriebselement (32) vorgesehen.
  2. Lenksäulenmodul (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Linear-Führungselemente mindestens eine gleitend gelagerte Führungsschiene (52a, 52b) und/oder mindestens eine Gewindespindel (46a, 46b) vorgesehen sind.
  3. Lenksäulenmodul (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenk-Widerstandsmittel (48) in axialer Richtung der Lenkachse (L) betrachtet zwischen dem Lenkrad (14) und der Antriebseinheit angeordnet ist.
  4. Lenksäulenmodul (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenk-Widerstandsmittel (48) gemeinsam mit dem Lenkrad (14) in Richtung der Lenkachse (L) verfahrbar ist.
  5. Lenksäulenmodul (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (32) ein Zugmitteltrieb ist.
  6. Lenksäulenmodul (12) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugmitteltrieb funktional mit zwei Abtriebsrädern gekoppelt ist, die jeweils drehfest mit einer Gewindespindel (46a, 46b) oder mit einem zu einer Gewindespindel (46a, 46b) komplementär ausgebildeten Gewindeelement zum Antrieb der Linear-Führungselemente gekoppelt ist.
  7. Lenksäulenmodul (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkwelle (56) in axialer Richtung durch das Antriebselement (32) hindurchgeführt ist oder ein axiales Wellenende (62) der Lenkwelle (56) in axialer Richtung durch das Antriebselement (32) hindurch zugänglich ist.
  8. Lenksäulenmodul (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wellenende (62) und/oder ein mit dem Wellenende (62) gekoppeltes Verbindungselement mindestens eine Öffnung (64) oder mindestens eine Vertiefung (70) zum Einführen eines Kupplungselements (66) aufweist.
  9. Lenksäulenmodul (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lenkrad-Höhenverstellmittel vorgesehen ist, mittels welchem das Lenkrad (14) quer zur axialen Richtung der Lenkachse (L) in Hochrichtung verstellbar ist.
  10. Lenksäulenmodul (12) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkrad-Höhenverstellmittel ein separates Antriebselement (76) und eine Getriebeanordnung (82) aufweist, wobei die Getriebeanordnung (82) eine translatorische Bewegung des Antriebselements (76) in eine Schwenkbewegung zwischen Halteeinrichtung (28) und Trägerelement (30) umwandelt.
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DE102022213599A1 (de) 2022-12-14 2024-06-20 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Steer-by-Wire-Lenksystem für ein Kraftfahrzeugs

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US20180370559A1 (en) * 2017-06-26 2018-12-27 Nio Usa, Inc. Retractable telescopic mechanism for steering column with feedback actuator

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