DE102019213527A1 - Steering device with an electromagnetic-hydraulic function module - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einer Lenkvorrichtung, insbesondere einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, mit einer Lenkhandhabe (10a-c) und mit einer Lenkfunktionseinheit (12a-c), welche dazu vorgesehen ist, einen Lenkwiderstand und/oder ein Rückstellmoment auf die Lenkhandhabe (10a-c) zu erzeugen und/oder eine Lenkbewegung an der Lenkhandhabe (10a-c) zu erfassen.
Es wird vorgeschlagen, dass die Lenkfunktionseinheit (12a-c) eine Hydraulikeinheit (14a-c) mit zumindest einem elektrisch-leitfähigen Medium (16a-c, 18c) und zumindest ein elektromagnetisch-hydraulisches Funktionsmodul (20a, 20c; 22a, 22c; 24c) aufweist, welches zur Erzeugung des Lenkwiderstands und/oder des Rückstellmoments und/oder zur Erfassung der Lenkbewegung in Wechselwirkung mit dem elektrisch-leitfähigen Medium (16a-c, 18c) steht.
The invention is based on a steering device, in particular a steer-by-wire steering device, with a steering handle (10a-c) and with a steering function unit (12a-c) which is provided to apply a steering resistance and / or a restoring torque to the Generate steering handle (10a-c) and / or detect a steering movement on the steering handle (10a-c).
It is proposed that the steering function unit (12a-c) have a hydraulic unit (14a-c) with at least one electrically conductive medium (16a-c, 18c) and at least one electromagnetic-hydraulic function module (20a, 20c; 22a, 22c; 24c ), which interacts with the electrically conductive medium (16a-c, 18c) to generate the steering resistance and / or the restoring torque and / or to detect the steering movement.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die Erfindung ein Lenksystem gemäß Anspruch 12, ein Fahrzeug gemäß Anspruch 13, ein Verfahren zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf eine Lenkhandhabe einer Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 14 sowie ein Verfahren zur Erfassung einer Lenkbewegung an einer Lenkhandhabe einer Lenkvorrichtung gemäß Anspruch 15.The invention is based on a steering device according to the preamble of claim 1. In addition, the invention relates to a steering system according to claim 12, a vehicle according to claim 13, a method for generating a steering resistance and / or a restoring torque on a steering handle of a steering device according to claim 14 and a method for detecting a steering movement on a steering handle of a steering device according to claim 15.
Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, welche ein konventionelles Lenksystem mit einer Lenkhandhabe beispielsweise in Form eines Lenkrads, einem Lenkgetriebe und einer Lenksäule zur mechanischen Verbindung der Lenkhandhabe mit dem Lenkgetriebe umfassen. Zudem sind Fahrzeuge mit Steer-by-Wire-Lenksystemen bekannt, welche ohne eine direkte mechanische Verbindung zwischen einer Lenkhandhabe und gelenkten Fahrzeugrädern auskommen und bei welchen eine Lenkvorgabe an der Lenkhandhabe ausschließlich elektrisch weitergeleitet wird. Insbesondere bei der Verwendung von Steer-by-Wire-Lenksystemen muss dabei zu jederzeit gewährleistet werden, dass eine Lenkbewegung an der Lenkhandhabe sicher erfasst und an einen Radlenkwinkelsteller und/oder ein Lenkgetriebe weitergeleitet wird. Zudem muss sichergestellt werden, dass sich die Lenkhandhabe nicht aufgrund eines fehlenden Lenkwiderstands und/oder Rückstellmoments unkontrolliert bewegt. Um dies zu erreichen umfassen diese Lenksysteme eine, insbesondere als Force-Feedback-Einheit ausgebildete, Lenkfunktionseinheit, welche beispielsweise wenigstens einen Elektromotor umfassen kann. Derartige herkömmliche Lenkfunktionseinheiten sind jedoch in der Regel aufwändig gestaltet und erfordern viel Platz und/oder Bauraum im Fahrzeug und insbesondere im Bereich einer Fahrgastzelle, wodurch die Freiräume in der Gestaltung eines Fahrzeuginnenraums begrenzt sind.Vehicles are known from the prior art which comprise a conventional steering system with a steering handle, for example in the form of a steering wheel, a steering gear and a steering column for mechanically connecting the steering handle to the steering gear. In addition, vehicles with steer-by-wire steering systems are known which manage without a direct mechanical connection between a steering handle and steered vehicle wheels and in which a steering specification is passed on exclusively electrically to the steering handle. Particularly when using steer-by-wire steering systems, it must be ensured at all times that a steering movement on the steering handle is reliably detected and passed on to a wheel steering angle adjuster and / or a steering gear. In addition, it must be ensured that the steering handle does not move in an uncontrolled manner due to a lack of steering resistance and / or restoring torque. In order to achieve this, these steering systems include a steering function unit, in particular designed as a force feedback unit, which, for example, can include at least one electric motor. Such conventional steering function units, however, are generally designed in a complex manner and require a lot of space and / or installation space in the vehicle and in particular in the area of a passenger compartment, as a result of which the free spaces in the design of a vehicle interior are limited.
Aus diesem Grund wird beispielsweise in der
Des Weiteren ist aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine Lenkvorrichtung und/oder ein Verfahren mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Flexibilität und/oder eines Lenkgefühls bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 12, 13, 14 und 15 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.The object of the invention is in particular to provide a steering device and / or a method with improved properties with regard to flexibility and / or a steering feel. The object is achieved by the features of claims 1, 12, 13, 14 and 15, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einer Lenkvorrichtung, insbesondere einer Steer-by-Wire-Lenkvorrichtung, mit einer Lenkhandhabe und mit einer Lenkfunktionseinheit, welche dazu vorgesehen ist, einen Lenkwiderstand und/oder ein Rückstellmoment auf die Lenkhandhabe zu erzeugen und/oder eine Lenkbewegung an der Lenkhandhabe zu erfassen.The invention is based on a steering device, in particular a steer-by-wire steering device, with a steering handle and with a steering function unit, which is provided to generate a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle and / or a steering movement on the To capture steering handle.
Es wird vorgeschlagen, dass die Lenkfunktionseinheit eine Hydraulikeinheit mit zumindest einem elektrisch-leitfähigen Medium und zumindest ein elektromagnetisch-hydraulisches Funktionsmodul aufweist, welches zur Erzeugung des Lenkwiderstands und/oder des Rückstellmoments und/oder zur Erfassung der Lenkbewegung in Wechselwirkung mit dem elektrisch-leitfähigen Medium steht. Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Flexibilität erhöht und/oder ein besonders realistisches Lenkgefühl an einer Lenkhandhabe erzeugt werden. Darüber hinaus kann eine Effizienz, insbesondere eine Leistungseffizienz, eine Steuereffizienz, eine Energieeffizienz, eine Bauteileeffizienz und/oder eine Bauraumeffizienz, verbessert werden. Ferner können besonders vorteilhaft Freiräume in einer Gestaltung eines Fahrzeuginnenraums geschaffen werden.It is proposed that the steering function unit has a hydraulic unit with at least one electrically conductive medium and at least one electromagnetic hydraulic function module which is used to generate the steering resistance and / or the restoring torque and / or to detect the steering movement in interaction with the electrically conductive medium stands. With this configuration, in particular flexibility can be increased and / or a particularly realistic steering feel can be generated on a steering handle. In addition, efficiency, in particular power efficiency, control efficiency, energy efficiency, component efficiency and / or installation space efficiency can be improved. Furthermore, free spaces can particularly advantageously be created in the design of a vehicle interior.
Unter einer „Lenkvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere eine Unterbaugruppe, eines Lenksystems, insbesondere eines Fahrzeugs und vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, verstanden werden. Zudem kann die Lenkvorrichtung und/oder das Lenksystem weitere Bauteile und/oder Baugruppen umfassen, wie beispielsweise wenigstens eine Lenkeingabeeinheit, welche vorteilhaft die Lenkhandhabe und/oder die Lenkfunktionseinheit umfasst, wenigstens einen, beispielsweise als Lenkgetriebe ausgebildeten, Radlenkwinkelsteller und/oder wenigstens ein Steuergerät, welches insbesondere zur elektrischen Kopplung der Lenkeingabeeinheit und des Radlenkwinkelstellers vorgesehen ist. Das Lenksystem ist ferner vorteilhaft als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildet und insbesondere in zumindest einem Betriebszustand frei von einer direkten mechanischen Verbindung zwischen der, insbesondere in diesem Fall auch als „Steering Wheel Actuator“ bezeichneten, Lenkeingabeeinheit und dem, insbesondere in diesem Fall auch als „Steering Rack Actuator“ bezeichneten, Radlenkwinkelsteller. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.In this context, a “steering device” should be understood to mean in particular at least a part, in particular a subassembly, of a steering system, in particular of a vehicle and preferably of a motor vehicle. In addition, the steering device and / or the steering system can comprise further components and / or assemblies, such as at least one steering input unit, which advantageously comprises the steering handle and / or the steering function unit, at least one wheel steering angle adjuster, for example designed as a steering gear, and / or at least one control unit, which in particular for electrical coupling of the steering input unit and the wheel steering angle adjuster is provided. The steering system is also advantageously designed as a steer-by-wire steering system and, in particular, in at least one operating state, free of a direct mechanical connection between the steering input unit, particularly in this case also referred to as the “steering wheel actuator”, and the, in particular in this case Also known as the "Steering Rack Actuator", wheel steering angle adjuster. “Provided” is to be understood in particular as specifically programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is provided for a specific function is to be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
Ferner soll unter einer „Lenkfunktionseinheit“ insbesondere eine, insbesondere von dem Radlenkwinkelsteller verschiedene und vorzugsweise mit der Lenkhandhabe in direkter Verbindung stehende, Einheit, vorteilhaft Aktuatoreinheit, verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, Signale, Kräfte und/oder Momente von der Lenkhandhabe, insbesondere direkt, zu erfassen und/oder an die Lenkhandhabe, insbesondere direkt, zu übertragen. Bevorzugt ist die Lenkfunktionseinheit dabei zur Erzeugung des Lenkwiderstands und/oder des Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist die Lenkfunktionseinheit vorteilhaft zu einer Erfassung einer Lenkbewegung an der Lenkhandhabe vorgesehen. Zudem kann die Lenkfunktionseinheit vorzugsweise auch dazu vorgesehen sein, ein von einem Fahrer über die Lenkhandhabe wahrnehmbares Lenkgefühl anzupassen und/oder über die Lenkhandhabe dem Fahrer eine haptische Rückmeldung von einem Untergrund und/oder von Fahrzeugrädern des Fahrzeugs zu liefern. Dazu umfasst die Lenkfunktionseinheit insbesondere die Hydraulikeinheit und insbesondere wenigstens ein, vorteilhaft elektrisch mit dem Steuergerät verbundenes und/oder elektrisch ansteuerbares, Funktionsmodul.Furthermore, a “steering function unit” is to be understood as meaning, in particular, a unit, advantageously an actuator unit, different from the wheel steering angle adjuster and preferably directly connected to the steering handle, which is intended to transmit signals, forces and / or torques from the steering handle, in particular directly, to be recorded and / or to the steering handle, in particular directly, to be transmitted. The steering function unit is preferably provided for generating the steering resistance and / or the restoring torque on the steering handle. Alternatively or additionally, the steering function unit is advantageously provided for detecting a steering movement on the steering handle. In addition, the steering function unit can preferably also be provided to adapt a steering feel that can be perceived by a driver via the steering handle and / or to provide the driver with haptic feedback from the ground and / or from vehicle wheels of the vehicle via the steering handle. For this purpose, the steering function unit comprises in particular the hydraulic unit and in particular at least one function module which is advantageously electrically connected to the control unit and / or can be electrically controlled.
Die Hydraulikeinheit bildet insbesondere wenigstens einen Hydraulikkreislauf und/oder Fluidkreislauf aus und ist insbesondere dazu vorgesehen, die Lenkhandhabe und das Funktionsmodul hydraulisch und/oder fluidtechnisch miteinander zu verbinden. Dazu umfasst die Hydraulikeinheit das, insbesondere elektrisch und/oder magnetisch beeinflussbare, elektrisch-leitfähige Medium und vorteilhaft wenigstens eine Hydraulikleitung zur Aufnahme des elektrisch-leitfähigen Mediums. Das elektrisch-leitfähige Medium weist vorteilhaft eine elektrische Leitfähigkeit von zumindest 102 S/m (Siemens durch Meter) und besonders vorteilhaft von zumindest 104 S/m auf. Ferner ist das elektrisch-leitfähige Medium vorzugsweise eine Flüssigkeit und besonders bevorzugt ein Flüssigmetall und/oder eine Flüssigmetalllegierung, wie beispielsweise eine Gallium-Indium-Zinn-Legierung.The hydraulic unit forms in particular at least one hydraulic circuit and / or fluid circuit and is provided in particular to connect the steering handle and the functional module to one another hydraulically and / or fluidly. For this purpose, the hydraulic unit comprises the electrically conductive medium, in particular electrically and / or magnetically influenceable, and advantageously at least one hydraulic line for receiving the electrically conductive medium. The electrically conductive medium advantageously has an electrical conductivity of at least 10 2 S / m (Siemens by meter) and particularly advantageously of at least 10 4 S / m. Furthermore, the electrically conductive medium is preferably a liquid and particularly preferably a liquid metal and / or a liquid metal alloy, such as, for example, a gallium-indium-tin alloy.
Das Funktionsmodul ist insbesondere als elektromagnetisch-hydraulisches Funktionsmodul ausgebildet und vorzugsweise dazu vorgesehen, unter Verwendung der Lorentzkraft mit dem elektrisch-leitfähigen Medium wechselzuwirken. Das Funktionsmodul weist dabei insbesondere eine Aktuatorfunktionalität und/oder eine Erfassungsfunktionalität auf. Bevorzugt umfasst das Funktionsmodul zur Wechselwirkung mit dem elektrisch-leitfähigen Medium eine Elektrodeneinheit, vorteilhaft mit wenigstens zwei Elektroden, und/oder eine Magneteinheit, vorteilhaft mit wenigstens einem Permanentmagneten und/oder wenigstens einem Elektromagneten, vorteilhaft in Form einer Spule. Die Elektrodeneinheit ist dabei insbesondere zur Erzeugung eines elektrischen Stromflusses in dem elektrisch-leitfähigen Medium vorgesehen. Die Magneteinheit ist insbesondere zur Bereitstellung eines auf das elektrisch-leitfähige Medium einwirkenden Magnetfelds und/oder zur, vorteilhaft induktiven, Erfassung einer magnetischen Flussdichteänderung des elektrisch-leitfähigen Mediums vorgesehen. Besonders bevorzugt sind die Elektrodeneinheit und die Magneteinheit, dazu vorgesehen zusammenzuwirken, um den Lenkwiderstand und/oder das Rückstellmoment auf die Lenkhandhabe zu erzeugen und/oder die Lenkbewegung an der Lenkhandhabe zu erfassen. Besonders bevorzugt ist das Funktionsmodul zudem frei von beweglichen Bauteilen.The functional module is designed in particular as an electromagnetic-hydraulic functional module and is preferably provided to interact with the electrically conductive medium using the Lorentz force. The functional module has in particular an actuator functionality and / or a detection functionality. The functional module for interaction with the electrically conductive medium preferably comprises an electrode unit, advantageously with at least two electrodes, and / or a magnet unit, advantageously with at least one permanent magnet and / or at least one electromagnet, advantageously in the form of a coil. The electrode unit is provided in particular for generating an electrical current flow in the electrically conductive medium. The magnet unit is provided in particular to provide a magnetic field that acts on the electrically conductive medium and / or for the, advantageously inductive, detection of a change in magnetic flux density in the electrically conductive medium. The electrode unit and the magnet unit are particularly preferably intended to interact in order to generate the steering resistance and / or the restoring torque on the steering handle and / or to detect the steering movement on the steering handle. In addition, the functional module is particularly preferably free of movable components.
Gemäß einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Funktionsmodul, insbesondere die Elektrodeneinheit und/oder die Magneteinheit, dazu vorgesehen ist, zur Erzeugung des Lenkwiderstands und/oder des Rückstellmoments eine Bewegung und/oder Strömung in dem elektrisch-leitfähigen Medium zu erzeugen und/oder zu verändern, insbesondere bei einer elektrischen Ansteuerung beispielsweise durch das Steuergerät. Vorzugsweise sind die Elektrodeneinheit und die Magneteinheit in diesem Fall dazu vorgesehen zusammenzuwirken, wobei die Elektrodeneinheit zur Erzeugung eines, vorteilhaft veränderlichen, elektrischen Stromflusses in dem elektrisch-leitfähigen Medium und die Magneteinheit zur Bereitstellung eines auf das elektrisch-leitfähige Medium einwirkenden und vorteilhaft veränderlichen Magnetfelds vorgesehen ist. Eine hierdurch erzeugte Lorentzkraft bewirkt dabei insbesondere eine Beschleunigung des elektrisch-leitfähigen Mediums und folglich einen, insbesondere gerichteten, Druck in dem elektrisch-leitfähigen Medium, wodurch insbesondere eine Bewegung und/oder Strömung in dem elektrisch-leitfähigen Medium erzeugt und/oder verändert wird. Besonders bevorzugt kann eine Intensität des Lenkwiderstands und/oder des Rückstellmoments und/oder eine Art der Rückmeldung dabei durch die elektrische Ansteuerung des Funktionsmoduls eingestellt und/oder kontrolliert werden. Hierdurch kann insbesondere ein Lenkwiderstand und/oder ein Rückstellmoment vorteilhaft einfach erzeugt und auf die Lenkhandhabe übertragen werden. Zudem kann vorteilhaft ein optimiertes und/oder flexibel angepasstes Lenkgefühl an der Lenkhandhabe bereitgestellt werden.According to one embodiment, it is proposed that the functional module, in particular the electrode unit and / or the magnet unit, be provided to generate and / or to generate a movement and / or flow in the electrically conductive medium to generate the steering resistance and / or the restoring torque change, especially in the case of electrical activation, for example by the control unit. In this case, the electrode unit and the magnet unit are preferably intended to work together, the electrode unit being intended to generate an advantageously variable electrical current flow in the electrically conductive medium and the magnet unit to provide an advantageously variable magnetic field which acts on the electrically conductive medium is. A Lorentz force generated in this way causes in particular an acceleration of the electrically conductive medium and consequently a, in particular directed, pressure in the electrically conductive medium, whereby in particular a movement and / or flow is generated and / or changed in the electrically conductive medium. An intensity of the steering resistance and / or the restoring torque and / or a type of feedback can particularly preferably be achieved by the electrical control of the Function module can be set and / or checked. In this way, in particular a steering resistance and / or a restoring torque can advantageously be easily generated and transmitted to the steering handle. In addition, an optimized and / or flexibly adapted steering feel can advantageously be provided on the steering handle.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Funktionsmodul alternativ oder zusätzlich dazu vorgesehen ist, zur Erfassung der Lenkbewegung wenigstens eine durch die Lenkbewegung bewirkte und mit einer Bewegung und/oder Strömung des elektrisch-leitfähigen Mediums korrelierte Strömungskenngröße, vorteilhaft eine Intensität und/oder Richtung der Strömung, des elektrisch-leitfähigen Mediums zu erfassen. Vorteilhaft erfolgt die Erfassung der Lenkbewegung dabei mittels einer magneto-induktiven Strömungsmessung. Vorzugsweise sind die Elektrodeneinheit und die Magneteinheit in diesem Fall dazu vorgesehen zusammenzuwirken, wobei die Magneteinheit zur Bereitstellung eines auf das elektrisch-leitfähige Medium einwirkenden Magnetfelds und die Elektrodeneinheit zur Erfassung einer durch das elektrisch-leitfähige Medium bewirkten Potentialdifferenz, insbesondere zwischen den Elektroden der Elektrodeneinheit, vorgesehen ist. Besonders vorteilhaft ist das Funktionsmodul und insbesondere die Elektrodeneinheit dazu vorgesehen, ein mit der Potentialdifferenz, insbesondere zwischen den Elektroden der Elektrodeneinheit, korreliertes Erfassungssignal, vorteilhaft in Form einer elektrischen Spannung, bereitzustellen und beispielsweise an das Steuergerät zur Umsetzung der Lenkbewegung mittels des Radlenkwinkelstellers weiterzuleiten. Hierdurch kann insbesondere eine Lenkbewegung vorteilhaft einfach und/oder flexibel erfasst werden. Zudem kann vorteilhaft auf eine zusätzliche Erfassungssensorik zur Erfassung einer Lenkbewegung verzichtet werden.According to a further embodiment, it is proposed that the functional module be provided, alternatively or in addition, to detect the steering movement, at least one flow parameter brought about by the steering movement and correlated with a movement and / or flow of the electrically conductive medium, advantageously an intensity and / or direction the flow of the electrically conductive medium. The steering movement is advantageously detected by means of a magneto-inductive flow measurement. In this case, the electrode unit and the magnet unit are preferably intended to interact, the magnet unit for providing a magnetic field acting on the electrically conductive medium and the electrode unit for detecting a potential difference caused by the electrically conductive medium, in particular between the electrodes of the electrode unit, is provided. The function module and in particular the electrode unit are particularly advantageously provided to provide a detection signal correlated with the potential difference, in particular between the electrodes of the electrode unit, advantageously in the form of an electrical voltage, and for example to forward it to the control unit for converting the steering movement by means of the wheel steering angle adjuster. In this way, a steering movement in particular can advantageously be recorded simply and / or flexibly. In addition, an additional detection sensor system for detecting a steering movement can advantageously be dispensed with.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Lenkfunktionseinheit mehrere, insbesondere zumindest zwei und besonders bevorzugt mehrere hundert, elektromagnetisch-hydraulische Funktionsmodule umfasst, welche zumindest im Wesentlichen baugleich zueinander ausgebildet sind. Unter „zumindest im Wesentlichen baugleichen“ Objekten sollen dabei insbesondere Objekte verstanden werden, welche vorteilhaft identisch zueinander ausgebildete Außenformen aufweisen, sich jedoch insbesondere in zumindest einem Merkmal, vorteilhaft einem inneren Aufbau, einer Funktionsweise, einer Intensität und/oder Stärke eines Magnetfelds und/oder einer Intensität und/oder Stärke eines elektrischen Felds, voneinander unterscheiden können. Bevorzugt sind die zumindest im Wesentlichen baugleichen Objekte jedoch abgesehen von Fertigungstoleranzen und/oder im Rahmen fertigungstechnischer Möglichkeiten zueinander identisch. Hierdurch kann insbesondere eine Effektivität erhöht und/oder eine Redundanz erreicht werden.In addition, it is proposed that the steering function unit comprises several, in particular at least two and especially preferably several hundred, electromagnetic-hydraulic function modules, which are at least substantially structurally identical to one another. "At least essentially structurally identical" objects should be understood to mean in particular objects which advantageously have exterior shapes that are identical to one another, but which have at least one feature, advantageously an internal structure, a function, an intensity and / or strength of a magnetic field and / or an intensity and / or strength of an electric field, can differentiate from one another. The at least essentially structurally identical objects are preferably identical to one another, however, apart from manufacturing tolerances and / or within the scope of manufacturing technology possibilities. In this way, in particular, effectiveness can be increased and / or redundancy can be achieved.
Weiter wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei und vorteilhaft zumindest vier der Funktionsmodule, insbesondere zumindest ein erstes Funktionsmodul und ein zweites Funktionsmodul, seriell angeordnet sind und/oder betrieben werden und insbesondere mit demselben elektrisch-leitfähigen Medium in Wechselwirkung stehen, um eine Redundanz zu erreichen oder vorteilhaft eine Dynamik der Lenkfunktionseinheit zu erhöhen. Bevorzugt sind die Funktionsmodule, insbesondere das erste Funktionsmodul und das zweite Funktionsmodul, in diesem Fall hydraulisch und/oder elektrisch seriell zueinander angeordnet und/oder betrieben. Hierdurch könnte beispielsweise eine Redundanz erreicht werden. Vorteilhaft kann durch die serielle Anordnung der Funktionsmodule jedoch zumindest eine Leistungsfähigkeit der Lenkvorrichtung verbessert werden.It is further proposed that at least two and advantageously at least four of the functional modules, in particular at least a first functional module and a second functional module, are arranged and / or operated in series and in particular interact with the same electrically conductive medium in order to achieve redundancy or advantageous to increase the dynamics of the steering function unit. The functional modules, in particular the first functional module and the second functional module, are preferably arranged and / or operated in series with one another hydraulically and / or electrically in this case. This could, for example, achieve redundancy. However, at least one performance of the steering device can advantageously be improved by the serial arrangement of the functional modules.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei der Funktionsmodule, insbesondere ein drittes Funktionsmodul und ein viertes Funktionsmodul, parallel angeordnet sind und/oder betrieben werden und insbesondere mit verschiedenen und/oder voneinander getrennten elektrisch-leitfähigen Medien in Wechselwirkung stehen, um eine Dynamik der Lenkfunktionseinheit zu erhöhen oder vorteilhaft eine Redundanz zu erreichen. Vorteilhaft sind die Funktionsmodule, insbesondere das dritte Funktionsmodul und das vierte Funktionsmodul, dabei unterschiedlichen Hydraulikkreisläufen und/oder Fluidkreisläufen der Hydraulikeinheit zugeordnet. Bevorzugt sind die Funktionsmodule, insbesondere das dritte Funktionsmodul und das vierte Funktionsmodul, in diesem Fall hydraulisch und/oder elektrisch parallel zueinander angeordnet und/oder betrieben. Hierdurch könnte beispielsweise eine Leistungsfähigkeit der Lenkvorrichtung verbessert werden. Vorteilhaft kann durch die parallele Anordnung der Funktionsmodule jedoch zumindest eine Redundanz erreicht und eine Betriebssicherheit erhöht werden.Alternatively or additionally, it is proposed that at least two of the functional modules, in particular a third functional module and a fourth functional module, are arranged and / or operated in parallel and in particular interact with different and / or separate electrically conductive media in order to achieve a dynamic of the To increase the steering function unit or advantageously to achieve redundancy. The functional modules, in particular the third functional module and the fourth functional module, are advantageously assigned to different hydraulic circuits and / or fluid circuits of the hydraulic unit. The functional modules, in particular the third functional module and the fourth functional module, are preferably arranged and / or operated hydraulically and / or electrically parallel to one another in this case. This could, for example, improve the performance of the steering device. However, at least one redundancy can advantageously be achieved through the parallel arrangement of the functional modules and operational reliability can be increased.
Ein konstruktiv besonders flexibler und/oder einfacher Aufbau kann insbesondere erreicht werden, wenn die Lenkfunktionseinheit zumindest einen, insbesondere zumindest teilweise mechanisch ausgebildeten, Wandlermechanismus umfasst, welcher dazu vorgesehen ist, eine Bewegung und/oder Strömung in dem elektrisch-leitfähigen Medium in eine Lenkbewegung und folglich einen Lenkwiderstand und/oder ein Rückstellmoment auf die Lenkhandhabe umzusetzen und/oder eine Lenkbewegung an der Lenkhandhabe in eine Bewegung und/oder Strömung des elektrisch-leitfähigen Mediums umzusetzen. Besonders vorteilhaft ist der Wandlermechanismus dabei mechanisch mit der Lenkhandhabe und/oder hydraulisch, insbesondere über das elektrisch-leitfähige Medium, mit dem Funktionsmodul gekoppelt und/oder verbunden. Zudem ist der Wandlermechanismus bevorzugt dazu vorgesehen, eine rotatorische Bewegung, insbesondere der Lenkhandhabe, in eine lineare Bewegung, insbesondere des elektrisch-leitfähigen Mediums, und/oder eine lineare Bewegung, insbesondere des elektrisch-leitfähigen Mediums, in eine rotatorische Bewegung, der Lenkhandhabe, umzusetzen.A structurally particularly flexible and / or simple structure can be achieved in particular if the steering function unit comprises at least one, in particular at least partially mechanically designed, converter mechanism which is provided to convert a movement and / or flow in the electrically conductive medium into a steering movement and consequently converting a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle and / or converting a steering movement on the steering handle into a movement and / or flow of the electrically conductive medium. The converter mechanism is particularly advantageous mechanically with the steering handle and / or hydraulically, in particular via the electrically conductive medium, with the functional module coupled and / or connected. In addition, the converter mechanism is preferably provided to convert a rotary movement, in particular of the steering handle, into a linear movement, in particular of the electrically conductive medium, and / or a linear movement, in particular of the electrically conductive medium, into a rotary movement, of the steering handle, to implement.
In einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Wandlermechanismus derart ausgebildet ist, dass eine maximale Lenkbewegung an der Lenkhandhabe durch den Wandlermechanismus begrenzt ist. Bevorzugt definiert und/oder bildet der Wandlermechanismus dabei einen, insbesondere mechanischen und/oder hydraulischen, Endanschlag für die Lenkhandhabe. Dazu umfasst der Wandlermechanismus vorteilhaft einen Kolben-Getriebe-Mechanismus. Der Kolben-Getriebe-Mechanismus umfasst insbesondere wenigstens ein, insbesondere bewegliches und vorteilhaft mit dem elektrisch-leitfähigen Medium zusammenwirkendes, Kolbenelement und wenigstens ein, vorteilhaft mechanisch mit dem Kolbenelement verbundenes, Getriebeelement, beispielsweise in Form eines Zahnstangengetriebeelements. Hierdurch kann insbesondere eine besonders einfache und/oder bauraumeffiziente Begrenzung der Lenkbewegung erreicht werden, wobei vorteilhaft auf zusätzliche Endanschläge verzichtet werden kann.In one embodiment, it is proposed that the converter mechanism is designed in such a way that a maximum steering movement on the steering handle is limited by the converter mechanism. The converter mechanism preferably defines and / or forms an, in particular mechanical and / or hydraulic, end stop for the steering handle. For this purpose, the converter mechanism advantageously comprises a piston-gear mechanism. The piston-gear mechanism comprises in particular at least one, in particular movable and advantageously interacting with the electrically conductive medium, piston element and at least one, advantageously mechanically connected to the piston element, gear element, for example in the form of a rack and pinion gear element. In this way, in particular, a particularly simple and / or space-efficient limitation of the steering movement can be achieved, with additional end stops advantageously being able to be dispensed with.
In einer alternativen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Wandlermechanismus derart ausgebildet ist, dass eine unbegrenzte Lenkbewegung an der Lenkhandhabe ermöglicht wird. Dazu umfasst der Wandlermechanismus vorteilhaft eine rotierende Verdrängerpumpe, insbesondere eine Drehkolbenpumpe, eine Kreiskolbenpumpe, eine Schraubenspindelpumpe, eine Exzenterschneckenpumpe und/oder vorteilhaft eine Zahnradpumpe. Zusätzlich könnte eine Lenkvorrichtung in diesem Fall insbesondere auch einen mechanischen und/oder elektrischen Endanschlag umfassen. Hierdurch kann insbesondere eine besonders variable Lenkbewegung erreicht werden.In an alternative embodiment, it is proposed that the converter mechanism is designed in such a way that an unlimited steering movement on the steering handle is made possible. For this purpose, the converter mechanism advantageously comprises a rotating displacement pump, in particular a rotary piston pump, a rotary piston pump, a screw pump, an eccentric screw pump and / or advantageously a gear pump. In addition, in this case, a steering device could in particular also include a mechanical and / or electrical end stop. In particular, a particularly variable steering movement can be achieved in this way.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Lenkfunktionseinheit zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, in die Lenkhandhabe integriert ist. Vorteilhaft ist dabei zumindest die Hydraulikeinheit zumindest teilweise, vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig, in die Lenkhandhabe integriert. Im Fall, dass die Lenkhandhabe als Lenkrad ausgebildet ist, ist die Hydraulikeinheit vorteilhaft in einen Lenkkranz der Lenkhandhabe und/oder in wenigstens eine Speiche der Lenkhandhabe integriert. Zudem sind im Fall, dass die Lenkhandhabe als Lenkrad ausgebildet ist, das Funktionsmodul und/oder die Funktionsmodule vorzugsweise in den Lenkkranz der Lenkhandhabe und/oder der Wandlermechanismus in eine Nabe und/oder einen Pralltopf der Lenkhandhabe integriert. Unter dem Ausdruck „zu wenigstens einem Großteil“ sollen dabei insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 75 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 %, verstanden werden. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft kompakte Lenkfunktionseinheit bereitgestellt werden. Ferner kann vorteilhaft eine nahezu baumraumneutrale Konstruktion erreicht werden.It is further proposed that the steering function unit is at least partially, preferably at least to a large extent and particularly preferably completely, integrated into the steering handle. Advantageously, at least the hydraulic unit is at least partially, preferably at least to a large extent, and particularly preferably completely, integrated into the steering handle. In the event that the steering handle is designed as a steering wheel, the hydraulic unit is advantageously integrated in a steering ring of the steering handle and / or in at least one spoke of the steering handle. In addition, in the event that the steering handle is designed as a steering wheel, the functional module and / or the functional modules are preferably integrated in the steering ring of the steering handle and / or the converter mechanism in a hub and / or an impact absorber of the steering handle. The expression “at least a large part” should be understood to mean in particular at least 55%, advantageously at least 75% and particularly advantageously at least 95%. In this way, in particular, an advantageously compact steering function unit can be provided. Furthermore, a construction that is virtually neutral in terms of tree space can advantageously be achieved.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Lenkhandhabe mechanisch und insbesondere elektrisch mit einem Fahrzeuganbindungspunkt koppelbar ist und/oder gekoppelt ist, wobei die Lenkfunktionseinheit derart in die Lenkhandhabe integriert ist, dass die Lenkhandhabe von dem Fahrzeuganbindungspunkt, insbesondere beschädigungsfrei und/oder zerstörungsfrei, trennbar und/oder mit dem Fahrzeuganbindungspunkt verbindbar ist. Vorzugsweise weist die Lenkhandhabe und/oder der Fahrzeuganbindungspunkt dabei eine elektrische Schnittstelle zur elektrischen Kopplung der Lenkhandhabe mit dem Fahrzeug auf. Hierdurch kann die Lenkhandhabe vorteilhaft einfach entfernt werden, beispielsweise zur Diebstahlsicherung und/oder in einem autonomen Fahrmodus des Fahrzeugs.In a particularly preferred embodiment, it is proposed that the steering handle can be mechanically and in particular electrically coupled and / or coupled to a vehicle connection point, the steering function unit being integrated into the steering handle in such a way that the steering handle can be removed from the vehicle connection point, in particular without being damaged and / or non-destructive. can be separated and / or connected to the vehicle connection point. The steering handle and / or the vehicle connection point preferably has an electrical interface for electrically coupling the steering handle to the vehicle. As a result, the steering handle can advantageously be easily removed, for example to prevent theft and / or in an autonomous driving mode of the vehicle.
Zudem wird ein Verfahren zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf eine Lenkhandhabe einer Lenkvorrichtung, insbesondere der zuvor genannten Lenkvorrichtung, vorgeschlagen, wobei zumindest ein elektromagnetisch-hydraulisches Funktionsmodul einer Lenkfunktionseinheit mit zumindest einem elektrisch-leitfähigen Medium, insbesondere einer Hydraulikeinheit, wechselwirkt, und wobei, insbesondere zur Erzeugung des Lenkwiderstands und/oder des Rückstellmoments, mittels des Funktionsmoduls eine Bewegung und/oder Strömung in dem elektrisch-leitfähigen Medium erzeugt und/oder verändert wird. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann dabei eine Flexibilität erhöht und/oder ein besonders realistisches Lenkgefühl an einer Lenkhandhabe erzeugt werden.In addition, a method is proposed for generating a steering resistance and / or a restoring torque on a steering handle of a steering device, in particular the aforementioned steering device, wherein at least one electromagnetic-hydraulic functional module of a steering functional unit interacts with at least one electrically conductive medium, in particular a hydraulic unit, and wherein, in particular to generate the steering resistance and / or the restoring torque, a movement and / or flow in the electrically conductive medium is generated and / or changed by means of the function module. In this way, the advantages already mentioned can be achieved in particular. In particular, flexibility can be increased and / or a particularly realistic steering feel can be generated on a steering handle.
Zudem wird ein Verfahren zur Erfassung einer Lenkbewegung an einer Lenkhandhabe einer Lenkvorrichtung, insbesondere der zuvor genannten Lenkvorrichtung, vorgeschlagen, wobei zumindest ein elektromagnetisch-hydraulisches Funktionsmodul einer Lenkfunktionseinheit mit zumindest einem elektrisch-leitfähigen Medium, insbesondere einer Hydraulikeinheit, wechselwirkt, und wobei, insbesondere zur Erfassung der Lenkbewegung, mittels des Funktionsmoduls eine durch die Lenkbewegung bewirkte und mit einer Bewegung und/oder Strömung des elektrisch-leitfähigen Mediums korrelierte Strömungskenngröße, vorteilhaft eine Intensität und/oder Richtung der Strömung, des elektrisch-leitfähigen Mediums erfasst wird. Hierdurch können insbesondere die bereits zuvor genannten Vorteile erreicht werden. Insbesondere kann dabei eine Flexibilität erhöht und/oder ein besonders realistisches Lenkgefühl an einer Lenkhandhabe erzeugt werden.In addition, a method for detecting a steering movement on a steering handle of a steering device, in particular the aforementioned steering device, is proposed, wherein at least one electromagnetic-hydraulic functional module of a steering functional unit interacts with at least one electrically conductive medium, in particular a hydraulic unit, and wherein, in particular for Detection of the steering movement by means of the function module caused by the steering movement and with a movement and / or Flow of the electrically conductive medium correlated flow parameter, advantageously an intensity and / or direction of the flow, of the electrically conductive medium is detected. In this way, the advantages already mentioned can be achieved in particular. In particular, flexibility can be increased and / or a particularly realistic steering feel can be generated on a steering handle.
Die Lenkvorrichtung, das Lenksystem, das Fahrzeug und die Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die Lenkvorrichtung, das Lenksystem, das Fahrzeug und die Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.The steering device, the steering system, the vehicle and the method are not intended to be restricted to the application and embodiment described above. In particular, the steering device, the steering system, the vehicle and the method for fulfilling a mode of operation described herein can have a number of individual elements, components and units that differs from a number mentioned herein.
Zeichnungendrawings
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Aspekte der Erfindung. Der Fachmann wird diese Aspekte zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawings. Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. The drawings, description, and claims contain numerous aspects of the invention. The person skilled in the art will expediently also consider these aspects individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen:
-
1a-b ein Fahrzeug mit einem beispielhaft als Steer-by-Wire-Lenksystem ausgebildeten Lenksystem, welches wenigstens eine Lenkvorrichtung umfasst, in einer vereinfachten Darstellung, -
2a-b eine Lenkhandhabe der Lenkvorrichtung mit einer zumindest teilweise in die Lenkhandhabe integrierten Lenkfunktionseinheit der Lenkvorrichtung in Detaildarstellungen, -
3 ein Funktionsmodul der Lenkfunktionseinheit in einer schematischen Detaildarstellung, -
4 ein beispielhaftes Signalflussdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung eines Lenkwiderstands und/oder eines Rückstellmoments auf die Lenkhandhabe, -
5 ein beispielhaftes Signalflussdiagramm eines Verfahrens zur Erfassung einer Lenkbewegung an der Lenkhandhabe, -
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer beispielhaften Lenkvorrichtung mit einer Lenkfunktionseinheit und -
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer beispielhaften Lenkvorrichtung mit einer Lenkfunktionseinheit.
-
1a-b a vehicle with a steering system embodied as a steer-by-wire steering system, which comprises at least one steering device, in a simplified illustration, -
2a-b a steering handle of the steering device with a steering function unit of the steering device that is at least partially integrated into the steering handle in detail representations, -
3 a functional module of the steering function unit in a schematic detailed representation, -
4th an exemplary signal flow diagram of a method for generating a steering resistance and / or a restoring torque on the steering handle, -
5 an exemplary signal flow diagram of a method for detecting a steering movement on the steering handle, -
6th a further embodiment of an exemplary steering device with a steering function unit and -
7th Another embodiment of an exemplary steering device with a steering function unit.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
Das Lenksystem
Darüber hinaus weist das Lenksystem
Des Weiteren weist das Lenksystem
Dazu umfasst das Steuergerät
Im Folgenden wird unter Verweis auf die
Die Lenkfunktionseinheit
Des Weiteren umfasst die Lenkfunktionseinheit
Im Folgenden wird nun, insbesondere unter Verweis auf
Das Funktionsmodul
Darüber hinaus umfasst das Funktionsmodul
Im vorliegenden Fall ist das Funktionsmodul
Zudem ist das Funktionsmodul
Zur, insbesondere mechanischen und hydraulischen, Kopplung der Lenkfunktionseinheit
Dazu umfasst der Wandlermechanismus
Des Weiteren ist in
In diesem Fall wird zur Erzeugung des Lenkwiderstands und/oder des Rückstellmoments mittels wenigstens eines Funktionsmoduls
In
In diesem Fall wird eine Lenkbewegung an der Lenkhandhabe
In den
In
Im vorliegenden Fall umfasst der Wandlermechanismus
Die
In diesem Fall bildet die Hydraulikeinheit
Des Weiteren umfasst die Lenkfunktionseinheit
Im vorliegenden Fall sind die ersten Funktionsmodule
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 10221241 A1 [0003]DE 10221241 A1 [0003]
- WO 2019/034300 A1 [0004]WO 2019/034300 A1 [0004]
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