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Die Erfindung betrifft eine Lenksäulenbaugruppe für ein Kraftfahrzeug sowie ein Lenkungssystem mit einer Lenksäulenbaugruppe.
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Die bei Kraftfahrzeugen verwendeten Lenkungssysteme umfassen üblicherweise eine Lenksäulenbaugruppe, bei der das Lenkrad mit zumindest einer Lenksäule gekoppelt ist, über die ein vom Fahrzeugführer aufgebrachtes Lenkmoment bzw. ein aufgebrachter Lenkwinkel übertragen wird.
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Bei sogenannten Steer-by-wire-Lenkungssystemen wird das vom Fahrzeugführer aufgebrachte Lenkmoment bzw. der aufgebrachte Lenkwinkel über Sensoren erfasst, die die entsprechenden Daten an eine Ansteuerungsbaugruppe weiterleiten, die die Räder des Kraftfahrzeugs entsprechend ansteuert, um den gewünschten Lenkbefehl auszuführen. Bei den Steer-by-wire-Lenkungssystemen ist es bekannt, dass ein Kraftrückmeldungsaktuator vorgesehen ist, der mit der Lenksäule verbunden ist, um die von der Straße und der Lenkgeometrie des Lenkungssystems, also des Lenkgetriebes und der Zahnstange, auftretenden Kräfte am Lenkrad zu simulieren, sodass der Fahrzeugführer das Gefühl hat, es handelt sich um ein herkömmliches vollkommen mechanisch ausgebildetes Lenkungssystem. Beispielsweise ist der Kraftrückmeldungsaktuator als ein Drehantrieb ausgebildet.
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Ferner sind (mechanische) Lenkungssysteme bekannt, die eine elektromechanische Lenkunterstützung umfassen, beispielsweise eine Servolenkung. Auch diese Lenkungssysteme umfassen einen Aktuator, der als ein Drehantrieb ausgebildet sein kann.
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Generell können (mechanische) Lenkungssysteme mit einem zusätzlichen Aktuator als EPS-Lenkungssysteme (EPS - Electric Power Steering) bezeichnet werden, da sie zusätzlich zu dem vom Fahrzeugführer mechanisch aufgebrachten Lenkmoment ein Moment bereitstellen bzw. in Abhängigkeit von diesem.
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Des Weiteren ist es bekannt, dass moderne Kraftfahrzeuge über Lenkungssysteme verfügen, die zumindest teilweise autonom betrieben werden. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug unter anderem selbstständig lenkt, ohne manuellen Eingriff seitens des Fahrzeugführers, beispielsweise bei einem autonomen Einparkmodus. Dabei kann vorgesehen sein, dass im Lenkungssystem eine mechanische Unterbrechung zwischen dem Lenkrad und dem Lenkgetriebe vorliegt, insbesondere über eine Kupplung. Ferner können die Lenkungssysteme zwei oder mehr unterschiedliche Lenkmodi umfassen, beispielsweise einen manuellen Lenkmodus und einen autonomen Lenkmodus, wobei das Lenkrad im autonomen Lenkmodus gegenüber dem manuellen Lenkmodus axial entlang der Lenksäule verstellt wird, um unter anderem dem Fahrzeugführer zu signalisieren, dass der autonome Lenkmodus aktiviert ist und ihm mehr Platz zur Verfügung zu stellen. Bei diesen Lenkungssystemen, die einen autonomen Lenkmodus umfassen, kann zudem vorgesehen sein, dass sich das Lenkrad mitdrehen soll, sofern ein Steer-by-wire-Lenkungssystem bzw. EPS-Lenkungssystem im autonomen Lenkmodus arbeitet. Dementsprechend muss ein Aktuator vorgesehen sein, der ein entsprechendes Drehmoment erzeugt, das auf das Lenkrad übertragen wird.
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Um die genannten Funktionen realisieren zu können ist es bekannt, dass externe die Lenkungssysteme unter anderem Motoren, Kupplungen und Getriebe umfassen, um die Lenksäule teleskopartig zu verstellen, das Lenkrad vom Lenkgetriebe mechanisch zu entkoppeln bzw. eine Drehbewegung des Lenkrads zu erzeugen.
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Als nachteilig hat sich hierbei jedoch herausgestellt, dass der benötigte Bauraum eines solchen Lenkungssystems deutlich größer ist gegenüber einem herkömmlichen (mechanischen) Lenkungssystem, das keinen Fahrzeugmodus für autonomes Fahren bzw. einen autonomen Lenkmodus aufweist.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lenksäulenbaugruppe sowie ein Lenkungssystem bereitzustellen, die die zusätzliche Funktion eines autonomen Lenkmodus bereitstellen und dennoch einen geringen Bauraum benötigen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lenksäulenbaugruppe für ein Kraftfahrzeug gelöst, mit einem drehfest angeordneten Außenrohr, einer Teleskoplenksäule, die zumindest teilweise im Außenrohr aufgenommen ist, und einem Drehantrieb, der eingerichtet ist, die Teleskoplenksäule teleskopartig zu verstellen, wobei die Teleskoplenksäule einen ersten Lenksäulenabschnitt und einen zweiten Lenksäulenabschnitt umfasst, der den ersten Lenksäulenabschnitt zumindest teilweise umschließt, wobei die beiden Lenksäulenabschnitte in einem Teleskopabschnitt derart miteinander gekoppelt sind, dass sie teleskopartig zueinander verschiebbar sind, und wobei der Drehantrieb mit dem ersten Lenksäulenabschnitt in Eingriff steht, sodass der Drehantrieb eine Kraft auf den ersten Lenksäulenabschnitt überträgt, um die Teleskoplenksäule teleskopartig zu verstellen.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, eine kompakte Lenksäulenbaugruppe auszubilden, indem ein Teleskopeinstellmechanismus in der Lenksäulenbaugruppe integriert ist, insbesondere im drehfest angeordneten Außenrohr. Der Teleskopeinstellmechanismus wird dabei vom Drehantrieb angetrieben, der direkt mit dem ersten Lenksäulenabschnitt gekoppelt ist, um die Teleskoplenksäule entsprechend teleskopartig zu verstellen. Insofern wird der Aufbau eines herkömmlichen (mechanischen) Lenkungssystems verwendet, insbesondere eines EPS-Lenkungssystems, mit dem zusätzlich die teleskopartige Verschiebung des Lenkrads möglich ist, die beispielsweise bei einem autonomen Lenkmodus verwendet wird.
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Der teleskopartige Einstellmechanismus umfasst die Teleskoplenksäule, insbesondere die beiden Lenksäulenabschnitte, sowie den Drehantrieb, mit dem die Teleskoplenksäule entsprechend angetrieben wird, um teleskopartig verstellt zu werden.
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Der zweite Lenksäulenabschnitt kann an einem zum ersten Lenksäulenabschnitt entgegengesetzten Ende eine Lenkradschnittstelle aufweisen, über die ein Lenkrad anbringbar ist. Dementsprechend kann der Fahrzeugführer über das Lenkrad, das am zweiten Lenksäulenabschnitt angebracht ist, eine Lenkbewegung initiieren, die von der Lenksäulenbaugruppe entsprechend erfasst bzw. umgesetzt wird. Alternativ kann das Lenkrad über den zweiten Lenksäulenabschnitt aktiv angetrieben werden, sodass eine Drehbewegung des Lenkrads erzeugt wird. Dies ist unter anderem bei einem autonomen Lenkmodus vorgesehen, sodass der Fahrzeugführer die vorgenommene Lenkbewegung am Lenkrad schnell erfassen kann.
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Insbesondere ist der Drehantrieb als ein Kraftrückmeldungsaktuator ausgebildet. Dementsprechend dient der Drehantrieb unter anderem dazu, eine Kraftrückmeldung am Lenkrad zu initiieren, die beispielsweise bei einem Steer-by-wire-Lenkungssystem vorgesehen ist, um die Einflüsse der Straße, der Räder und der Lenkgeometrie zu simulieren.
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Alternativ kann der Drehantrieb Teil einer elektromechanischen Lenkunterstützung sein, beispielsweise einer Servolenkung.
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Ein Aspekt sieht vor, dass ein erstes schaltbares Verschlusselement vorgesehen ist, das mit dem Außenrohr und dem zweiten Lenksäulenabschnitt gekoppelt ist, wobei das erste schaltbare Verschlusselement eine offene Stellung und eine geschlossene Stellung aufweist. Über das Verschlusselement ist es demnach möglich, den zweiten Lenksäulenabschnitt mit dem Außenrohr zu koppeln, sodass der zweite Lenksäulenabschnitt mit dem drehfest angeordneten Außenrohr drehfest verbunden ist, wodurch eine Drehung des zweiten Lenksäulenabschnitts nicht möglich ist. Das mit dem zweiten Lenksäulenabschnitt gekoppelte Lenkrad wird also nicht verdreht.
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Insbesondere ermöglicht das erste schaltbare Verschlusselement in der offenen Stellung eine Relativdrehung des zweiten Lenksäulenabschnitts in Bezug auf das Außenrohr und/oder verhindert das erste schaltbare Verschlusselement in der geschlossenen Stellung eine Relativdrehung des zweiten Lenksäulenabschnitts in Bezug auf das Außenrohr. Somit ist es in der geschlossenen Stellung nicht möglich, dass der Fahrzeugführer das Lenkrad drehen kann, da dieses mit dem drehfest angeordneten Außenrohr gekoppelt ist. Auch wird in der geschlossenen Stellung des ersten Verschlusselements keine Drehbewegung des Lenkrads initiiert. Die offene Stellung des ersten schaltbaren Verschlusselements eignet sich dagegen insbesondere für einen manuellen Lenkmodus, bei dem der Fahrzeugführer das Lenkrad manuell betätigt, da hierbei eine Relativdrehung zwischen dem zweiten Lenksäulenabschnitt und dem drehfesten Außenrohr möglich ist. Ferner eignet sich die offene Stellung des ersten schaltbaren Verschlusselements dazu, dass das Lenkrad in einem autonomen Lenkmodus aktiv angetrieben wird, um eine Drehbewegung auszuführen, die der autonom ausgeführten Lenkbewegung entspricht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein zweites schaltbares Verschlusselement vorgesehen, das mit dem ersten Lenksäulenabschnitt und dem zweiten Lenksäulenabschnitt gekoppelt ist, wobei das erste schaltbare Verschlusselement eine offene Stellung und eine geschlossene Stellung aufweist. Die beiden Lenksäulenabschnitte können demnach miteinander gekoppelt und entkoppelt werden, je nach Stellung des Verschlusselements. Hierdurch lassen sich unterschiedliche Funktionen bereitstellen.
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Insbesondere ermöglicht das zweite schaltbare Verschlusselement in der offenen Stellung eine Relativbewegung des zweiten Lenksäulenabschnitts in Bezug auf den ersten Lenksäulenabschnitt und/oder verhindert das zweite schaltbare Verschlusselement in der geschlossenen Stellung eine Relativbewegung des zweiten Lenksäulenabschnitts in Bezug auf den ersten Lenksäulenabschnitt. In der geschlossenen Stellung sind demnach die beiden Lenksäulenabschnitte miteinander drehfest gekoppelt, sodass die geschlossene Stellung geeignet ist, um im manuellen Lenkmodus vorgesehen zu sein, sodass eine am zweiten Lenksäulenabschnitt aufgebrachte Lenkbewegung auf den ersten Lenksäulenabschnitt übertragen wird. Ebenso sind die beiden Lenksäulenabschnitte drehfest miteinander gekoppelt, wenn das Lenkrad in einem autonomen Lenkmodus aktiv angesteuert werden soll, um die Lenkbewegung am Lenkrad zu simulieren, insbesondere über den Drehantrieb. In der offenen Stellung des zweiten schaltbaren Verschlusselements kann dagegen eine Relativbewegung der beiden Lenksäulenabschnitte vorgenommen werden, sodass sich diese Stellung für einen Teleskopeinstellmodus eignet, bei dem die Teleskoplenksäule teleskopartig verstellt wird. Insofern kann über das zweite Verschlusselement generell eine Axial- und Drehbewegung geöffnet bzw. geschlossen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Lenksäulenbaugruppe einen Teleskopeinstellmodus auf, in dem das erste schaltbare Verschlusselement in seiner geschlossenen Stellung und das zweite schaltbare Verschlusselement in seiner offenen Stellung ist. Zudem kann die Lenksäulenbaugruppe einen manuellen Lenkmodus aufweisen, in dem das erste schaltbare Verschlusselement in seiner offenen Stellung und das zweite schaltbare Verschlusselement in seiner geschlossenen Stellung ist. Im Teleskopeinstellmodus ist somit eine Relativbewegung der beiden Lenksäulenabschnitte zueinander möglich, sodass sich die Teleskoplenksäule teleskopartig verstellen lässt. Im Teleskopeinstellmodus ist das zweite schaltbare Verschlusselement entsprechend in seiner offenen Stellung, sodass eine Relativbewegung der beiden Lenksäulenabschnitte zueinander möglich ist, wodurch sich die beiden Lenksäulenabschnitte in axialer Richtung relativ zueinander verstellen lassen, also teleskopartig. Ferner ist im Teleskopeinstellmodus das erste schaltbare Verschlusselement in seiner geschlossenen Stellung, sodass der zweite Lenksäulenabschnitt mit dem drehfest angeordneten Außenrohr drehfest gekoppelt ist. Dies bedeutet, dass das drehfest angeordnete Außenrohr zusammen mit dem zweiten Lenksäulenabschnitt axial verschoben wird, sofern der zweite Lenksäulenabschnitt gegenüber dem ersten Lenksäulenabschnitt teleskopartig verstellt wird.
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Im manuellen Lenkmodus ist dagegen vorgesehen, dass die beiden Lenksäulenabschnitte drehfest miteinander gekoppelt sind, sodass keine Relativbewegung zwischen den beiden Lenksäulenabschnitten vorliegen kann. Sofern der Fahrzeugführer am Lenkrad eine Drehbewegung initiiert, wird diese über die beiden Lenksäulenabschnitte entsprechend übertragen. Sofern es sich bei dem Lenkungssystem um ein Steer-by-wire-Lenkungssystem handelt, kann das aufgebrachte Lenkmoment bzw. der vorgesehene Lenkwinkel über Sensoren erfasst werden. Die Sensoren können am Lenkrad, am zweiten Lenksäulenabschnitt und/oder am ersten Lenksäulenabschnitt vorgesehen sein. Darüber hinaus kann der Drehantrieb, der mit dem ersten Lenksäulenabschnitt in Eingriff steht, eine Kraftrückmeldung beim manuellen Lenkmodus erzeugen. Im manuellen Lenkmodus ist das erste schaltbare Verschlusselement dagegen in seiner geöffneten Stellung, sodass eine Drehung des zweiten Lenksäulenabschnitts relativ zum drehfest angeordneten Außenrohr möglich ist.
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Neben dem manuellen Lenkmodus kann ein autonomer Lenkmodus mit Lenksimulation vorgesehen sein, bei dem das erste schaltbare Verschlusselement in seiner offenen Stellung und das zweite schaltbare Verschlusselement in seiner geschlossenen Stellung ist. In diesem autonomen Lenkmodus mit Lenksimulation wird jedoch kein Drehmoment vom Fahrer aufgebracht, sondern das von einer Ansteuerungsbaugruppe erzeugte Lenkmoment über den Drehantrieb wiedergegeben, sodass sich das Lenkrad entsprechend der vorgenommenen Lenkbewegung dreht. Der Fahrzeugführer kann somit die autonom vorgenommenen Lenkbewegungen am Lenkrad nachvollziehen, da dieses entsprechend vom Drehantrieb über die beiden Lenksäulenabschnitte angesteuert wird. Dies ist möglich, da einerseits das zweite Schaltelement eine Kopplung der beiden Lenksäulenabschnitte bereitstellt und das erste Schaltelement eine Relativdrehung des zweiten Lenksäulenabschnitts in Bezug auf das drehfest angeordnete Außenrohr ermöglicht.
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Gemäß einem Aspekt weist der erste Lenksäulenabschnitt an der Außenseite eine Verstellaußengeometrie auf, die mit einer Verstellinnengeometrie an der Innenseite des zweiten Lenksäulenabschnitts korrespondiert. Die Verstellinnengeometrie sowie die Verstellaußengeometrie sind im Teleskopabschnitt der Teleskoplenksäule vorgesehen, in dem die beiden Lenksäulenabschnitte miteinander gekoppelt sind. Dementsprechend lassen sich die beiden Lenksäulenabschnitte über die jeweils vorhandenen Geometrien relativ zueinander verstellen. Es kann vorgesehen sein, dass sich die jeweiligen Geometrien an der Außen- bzw. Innenseite über eine axiale Distanz von ungefähr 250 mm bis 350 mm, insbesondere 300 mm, erstrecken, sodass ein entsprechender Verstellweg vorliegt.
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Insbesondere umfassen bzw. umfasst die Verstellaußengeometrie und/oder die Verstellinnengeometrie ein Gewinde, eine spiralförmige Kerbverzahnung und/oder eine Kugelgewindemutter. Diese Geometrien stellen sicher, dass sich die beiden Lenksäulenabschnitte teleskopartig zueinander verstellen lassen, sofern der Drehantrieb den ersten Lenksäulenabschnitt im Teleskopeinstellmodus drehend antreibt. Hierdurch wird der zweite Lenksäulenabschnitt, der im Teleskopeinstellmodus drehfest mit dem Außenrohr gekoppelt ist, über die entsprechenden Geometrien in axialer Richtung teleskopartig verstellt, da er sich nicht mitdrehen kann. Die entsprechend ausgebildeten Geometrien übersetzen die Drehbewegung des ersten Lenksäulenabschnitts der Teleskoplenksäule in eine axiale Bewegung des zweiten Lenksäulenabschnitts, sodass sich die beiden Lenksäulenabschnitte im Teleskopabschnitt in axialer Richtung relativ zueinander bewegt werden.
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Ferner stellt die Erfindung ein Lenkungssystem mit einer Lenksäulenbaugruppe der zuvor genannten Art bereit. Das Lenkungssystem kann ein Steer-by-wire-Lenkungssystem sein, sodass der Drehantrieb ein Kraftrückmeldungsaktuator ist. Alternativ oder ergänzend kann das Lenkungssystem ein Assistenzsystem umfassen, beispielsweise eine autonome Einparkeinheit, einen autonomen Spurhalteassistent und/oder eine autonome Fahreinheit. Ferner alternativ oder ergänzend kann das Lenkungssystem eine elektromechanische Lenkunterstützung umfassen, die einen entsprechenden Aktuator aufweist. Es ist somit möglich, einen autonomen Lenkmodus sowie einen manuellen Lenkmodus in einem Lenkungssystem in kompakter Weise unterzubringen, da keine zusätzlichen bzw. externen Bauteile verwendet werden müssen, um einen dabei vorgesehenen Teleskopeinstellmechanismus zu verwirklichen, der bei einem autonomen Lenkmodus verwendet wird. Der Teleskopeinstellmechanismus ist in der Lenksäulenbaugruppe, insbesondere im drehfest angeordneten Außenrohr, integriert, sodass dieselben Bauteile verwendet werden können, die bei einem herkömmlichen EPS-Lenkungssystem verwendet werden. Somit sind keine externen Komponenten notwendig, um die zusätzliche Funktion des Teleskopeinstellmechanismus zu verwirklichen, da der Teleskopeinstellmechanismus über die üblicherweise bei einer Lenksäulenbaugruppe eines (mechanischen bzw. Steer-by-wire-) Lenkungssystems vorhandenen Komponenten ausgebildet ist.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der einzigen Figur ist ein erfindungsgemäßes Lenkungssystem gezeigt.
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In der einzigen Figur ist ein Lenkungssystem für ein Kraftfahrzeug in einer Schnittdarstellung gezeigt, das eine Lenksäulenbaugruppe 10 aufweist.
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Die Lenksäulenbaugruppe 10 umfasst ein drehfest angeordnetes Außenrohr 12, in dem eine Teleskoplenksäule 14 zumindest teilweise angeordnet ist. Die Teleskoplenksäule 14 umfasst einen ersten Lenksäulenabschnitt 16 sowie einen zweiten Lenksäulenabschnitt 18, der den ersten Lenksäulenabschnitt 16 in einem Teleskopabschnitt 20 zumindest teilweise umschließt, in dem die beiden Lenksäulenabschnitte 14, 16 miteinander gekoppelt sind.
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Der zweite Lenksäulenabschnitt 18 umfasst eine Lenkradschnittstelle 22, über die ein hier nicht dargestelltes Lenkrad mit dem zweiten Lenksäulenabschnitt 18 gekoppelt werden kann, sodass ein Fahrzeugführer des Kraftfahrzeugs die Lenksäulenbaugruppe 10 entsprechend bedienen kann, insbesondere in einem manuellen Lenkmodus, wie nachfolgend noch erläutert wird.
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Die zweite Lenksäulenbaugruppe 18 ist über ein Lager 24 drehbar innerhalb des drehfest angeordneten Außenrohrs 12 gelagert, wobei zwischen dem Außenrohr 12 und dem zweiten Lenksäulenabschnitt 18 ein erstes schaltbares Verschlusselement 26 vorgesehen ist, das lediglich schematisch dargestellt ist.
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Das erste schaltbare Verschlusselement 26 weist eine offene Stellung auf, in der eine Relativdrehung des zweiten Lenksäulenabschnitts 18 in Bezug auf das drehfest angeordnete Außenrohr 12 möglich ist, nämlich über das Lager 24. Des Weiteren weist das erste schaltbare Verschlusselement 26 eine geschlossene Stellung auf, in der das Außenrohr 12 mit dem zweiten Lenksäulenabschnitt 18 drehfest gekoppelt ist, sodass keine Relativdrehung zwischen dem Außenrohr 12 und dem zweiten Lenksäulenabschnitt 18 möglich ist. Generell lässt sich der zweite Lenksäulenabschnitt 18 in der geschlossenen Stellung des ersten Verschlusselements 26 nicht drehen. Die Funktionsweise des ersten schaltbaren Verschlusselements 26 wird nachfolgend noch erläutert.
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Der erste Lenksäulenabschnitt 16, der mit dem zweiten Lenksäulenabschnitt 18 im Teleskopabschnitt 20 gekoppelt ist, steht zudem mit einem Drehantrieb 28 in Eingriff, sodass der Drehantrieb 28 den ersten Lenksäulenabschnitt 16 drehend antreiben kann. Bei dem Drehantrieb 28 kann es sich um einen Schneckenantrieb handeln, der den ersten Lenksäulenabschnitt 16 drehend antreibt, insbesondere in beide Drehrichtungen.
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Der Drehantrieb 28 kann als ein Kraftrückmeldungsaktuator 30 ausgebildet sein, über den üblicherweise Rückmeldungen der Straße, der Räder bzw. der Lenkgeometrie, also der Lenkstange, simuliert werden, sofern es sich bei dem Lenkungssystem um ein Steer-by-wire-Lenksystem handelt, das keine mechanische Verbindung vom Lenkrad zu den Rädern aufweist.
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Alternativ oder ergänzend kann der Drehantrieb 28 Teil einer elektromechanischen Lenkunterstützung sein, die beispielsweise Teil einer Servolenkung ist.
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Die vom Drehantrieb 28 erzeugte Drehbewegung kann über den ersten Lenksäulenabschnitt 16 auf den zweiten Lenksäulenabschnitt 18 übertragen werden, sofern ein zweites schaltbares Verschlusselement 32 in seiner geschlossenen Stellung ist, welches mit dem ersten Lenksäulenabschnitt 16 und dem zweiten Lenksäulenabschnitt 18 gekoppelt ist.
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Das zweite schaltbare Verschlusselement 32 ist dem Teleskopabschnitt 20 der Teleskoplenksäule 14 zugeordnet, wobei es neben der geschlossenen Stellung eine offene Stellung einnehmen kann, in der eine Relativbewegung der beiden Lenksäulenabschnitte 16, 18 zueinander möglich ist.
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In der geschlossenen Stellung des zweiten schaltbaren Verschlusselements 32 ist jedoch eine drehfeste Verbindung der beiden Lenksäulenabschnitte 16, 18 gegeben, sodass ein vom Fahrzeugführer aufgebrachtes Lenkmoment bzw. ein entsprechender Lenkwinkel über die gesamte Teleskoplenksäule 14 übertragen werden kann, also über beide miteinander gekoppelte Lenksäulenabschnitte 16, 18. Hierbei kann eine mechanische Verbindung vom Lenkrad, das am zweiten Lenksäulenabschnitt 18 angeordnet ist, bis zu den Rädern vorliegen, sofern es sich um ein herkömmliches (mechanisches) Lenkungssystem handelt.
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Alternativ kann das Lenkungssystem als ein Steer-by-wire-Lenkungssystem ausgebildet sein, sodass das aufgebrachte Lenkmoment bzw. der Lenkwinkel von zumindest einem Sensor erfasst wird, der die entsprechenden Signale zu einer Ansteuerungsbaugruppe für die Räder weiterleitet, die entsprechend elektronisch angesteuert werden.
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Insofern verfügt das Lenkungssystem über einen manuellen Lenkmodus, der als mechanischer Lenkmodus bzw. als ein Steer-by-wire-Lenkmodus ausgebildet sein kann.
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Darüber hinaus umfasst das Lenkungssystem einen Teleskopeinstellmodus, in dem die Teleskoplenksäule 14 teleskopartig verstellt wird. Im Teleskopeinstellmodus werden demnach die beiden Lenksäulenabschnitte 16, 18 teleskopartig zueinander verstellt, wobei dies über den Teleskopabschnitt 20 erfolgt.
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Im Teleskopeinstellmodus ist das erste schaltbare Verschlusselement 26 in seiner geschlossenen Stellung, sodass eine Relativdrehung des zweiten Lenksäulenabschnitts 18 zum drehfest angeordneten Außenrohr 12 nicht möglich ist. Zudem befindet sich das zweite schaltbare Verschlusselement 32 in seiner offenen Stellung, sodass eine Relativbewegung der beiden Lenksäulenabschnitte 16, 18 zueinander möglich ist.
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Sofern nun der Drehantrieb 28 eine Drehbewegung auf den ersten Lenksäulenabschnitt 16 appliziert, mit dem der Drehantrieb 28 in Eingriff steht, wird diese Drehbewegung des ersten Lenksäulenabschnitts 16 in eine axiale, translatorische Bewegung des zweiten Lenksäulenabschnitts 18 umgesetzt, da der erste Lenksäulenabschnitt 16 an seiner Außenseite 34 eine entsprechend ausgebildete Verstellaußengeometrie 36 umfasst, die mit einer korrespondierenden Verstellinnengeometrie 38 des zweiten Lenksäulenabschnitts 18 zusammenwirkt, die an der Innenseite 40 des zweiten Lenksäulenabschnitts 18 vorgesehen ist.
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Bei den Geometrien kann es sich um ein Gewinde, eine spiralförmige Kerbverzahnung und/oder eine Kugelgewindemutter handeln, sodass die Drehbewegung des ersten Lenksäulenabschnitts 16 in die translatorische Bewegung des zweiten Lenksäulenabschnitts 18 in Bezug auf den ersten Lenksäulenabschnitt 16 entsprechend umgesetzt wird. Dies ist möglich, da der zweite Lenksäulenabschnitt 18 mit dem Außenrohr 12 drehfest gekoppelt ist, sodass der zweite Lenksäulenabschnitt 18 ebenfalls drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist.
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Insofern wird der zweite Lenksäulenabschnitt 18 in Bezug auf den ersten Lenksäulenabschnitt 16 in axialer Richtung translatorisch verstellt, wobei dies über eine Distanz von 250 mm bis 350 mm, insbesondere 300 mm, erfolgen kann. Die Distanz wird über die jeweiligen Geometrien 36, 38 der beiden Lenksäulenabschnitte 16, 18 im Teleskopabschnitt 20 definiert.
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Der Teleskopeinstellmodus eignet sich insbesondere für einen autonomen Lenkmodus des Lenkungssystems, bei dem das Kraftfahrzeug selbsttätig die Lenkbewegung vornimmt, sodass das Lenkrad in eine gegenüber dem manuellen bzw. Steer-by-wire-Lenkmodus eingefahrene Position verfahren wird, um dem Fahrzeugführer mehr Platzfreiheit zu gewähren.
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Die beiden Lenksäulenabschnitte 16, 18, insbesondere im Teleskopabschnitt 20, sowie der Drehantrieb 28 stellen zusammen einen Teleskopeinstellmechanismus 42 der Lenksäulenbaugruppe 10 dar, über den das Lenkrad entsprechend teleskopartig verstellt werden kann, beispielsweise bis zu einer Anlage am Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs.
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Sofern ein manueller Lenkmodus vorgesehen sein soll, insbesondere ein mechanischer bzw. Steer-by-wire-Lenkmodus, wird das erste schaltbare Verschlusselement 26 in seine offene Stellung geschalten, wohingegen das zweite schaltbare Verschlusselement 32 in seine geschlossene Stellung geschaltet wird, sodass sich der zweite Lenksäulenabschnitt 18 relativ zum drehfest angeordneten Außenrohr 12 drehen kann und gleichzeitig eine Drehkopplung zwischen den beiden Lenksäulenabschnitten 16, 18 vorliegt. Hierbei steht der zweite Lenksäulenabschnitt 18 über den ersten Lenksäulenabschnitt 16 in Drehverbindung mit dem Drehantrieb 28.
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Bei einem Steer-by-wire-Lenkungssystem kann der Drehantrieb 28 dann als Kraftrückmeldungsaktuator 30 fungieren, sodass er entsprechende Drehmomente im Lenkrad erzeugt, die die Straße, die Räder bzw. die Lenkgeometrie entsprechend simulieren sollen, um den Fahrzeugführer das Gefühl eines herkömmlichen (mechanischen) Lenkungssystems zu verleihen.
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Zudem können sich das erste schaltbare Verschlusselement 26 in seiner offenen Stellung und das zweite schaltbare Verschlusselement 32 in seiner geschlossenen Stellung befinden, sofern ein autonomer Lenkmodus mit Lenksimulation gewählt ist. Hierbei führt das Kraftfahrzeug in autonomer Weise die Lenkbewegungen durch, wobei diese dem Fahrzeugführer über das Lenkrad, insbesondere dessen Drehbewegung, angezeigt werden. Der Drehantrieb 28 kann aufgrund der Stellungen der Verschlusselemente 26, 32 den zweiten Lenksäulenabschnitt 18 und das daran befestigte Lenkrad entsprechend drehend antreiben, um die autonom ausgeführten Lenkbewegungen am Lenkrad wiederzugeben.
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Der Teleskopeinstellmechanismus 42, insbesondere der Teleskopabschnitt 20, ist generell über die beiden Geometrien 36, 38 derart ausgebildet, dass Winkelbewegungen sowie Drehmomente übertragen werden können.
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Die Lenksäulenbaugruppe 10 ist ferner derart ausgebildet, dass sie im Falle eines Unfalls einen Energieaufnahmebereich 44 aufweist, der außerhalb des Teleskopabschnitts 20 liegt. Beispielsweise ist der Energieaufnahmebereich 44 zwischen dem Teleskopabschnitt 20 und dem Drehantrieb 28 vorgesehen. Des Weiteren kann der Energieaufnahmeabschnitt 44 zwischen dem Teleskopabschnitt 20 und der Lenkradschnittstelle 22 vorgesehen sein.
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Es ist somit eine Lenksäulenbaugruppe 10 sowie ein Lenkungssystem geschaffen, mit denen in kompakter Weise ein Teleskopeinstellmechanismus 42 ausgebildet ist, der für einen autonomen Lenkmodus vorgesehen sein kann.
