DE102017209745A1

DE102017209745A1 - Operating arrangement for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102017209745A1
Application number: DE102017209745.0A
Authority: DE
Inventors: Bernd Hauser; Johannes Hein; Alexander Gaedke; Nicolas Boos
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2018-12-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bedienanordnung (1) für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Fahrgastraum (2) des Kraftfahrzeugs angeordneten mechanischen Bedienelement (10) zur Eingabe eines Lenkwunsches eines Fahrers des Kraftfahrzeugs, wobei das Bedienelement (10) um eine vorgegebene Rotationsachse (R) drehbar gelagert ist und eine Auflagefläche (12) zur Auflage einer Hand des Fahrers aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (10) dazu ausgebildet ist, bei Auflage der Hand des Fahrers auf der Auflagefläche (12), durch Drehung des Unterarms des Fahrers um eine Rotationsachse des Unterarms, um die vorgegebene Rotationsachse (R) des Bedienelements (10) gedreht zu werden.

The invention relates to an operating arrangement (1) for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, having a mechanical operating element (10) arranged in a passenger compartment (2) of the motor vehicle for inputting a steering request of a driver of the motor vehicle, wherein the operating element (10) about a predetermined axis of rotation (R) is rotatably mounted and a support surface (12) for supporting a hand of the driver, characterized in that the operating element (10) is adapted to support the driver's hand on the support surface (12), by rotation of the driver's forearm about an axis of rotation of the forearm to rotate the predetermined rotational axis (R) of the operating member (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to an operating arrangement for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Um den Lenkwunsch eines Fahrers umzusetzen, werden in Personenkraftwagen derzeit Lenkräder eingesetzt. Durch Vorgabe eines Winkels am Lenkrad kann der Fahrer eine Zahnstangenposition und damit die Richtung, in welche das Fahrzeug steuert, bestimmen. Bei herkömmlichen Fahrzeugen sind Lenkrad und Räder dabei mechanisch miteinander verbunden. Die Drehbewegung wird dabei vom Lenkrad über die Lenksäule und Lenkzwischenwelle auf ein Getriebe übertragen, welches die Drehbewegung in eine translatorische Bewegung der Zahnstange überträgt. Diese wiederum sorgt für die Verdrehung der Räder in die gewünschte Position.In order to implement the steering request of a driver, steering wheels are currently used in passenger cars. By specifying an angle on the steering wheel, the driver can determine a rack position and thus the direction in which the vehicle controls. In conventional vehicles steering wheel and wheels are mechanically interconnected. The rotational movement is transmitted from the steering wheel via the steering column and intermediate steering shaft to a transmission, which transmits the rotational movement in a translational movement of the rack. This in turn ensures the rotation of the wheels in the desired position.

Ein Beispiel für ein alternatives Bedienelement ist ein Joystick, welcher aus dem Gaming-Bereich stammt. Bereiche, in denen das Lenken von Fortbewegungsmitteln durch einen Joystick angewendet wird, sind beispielsweise die Luftfahrt oder der Nkw-Bereich.An example of an alternative control is a joystick, which comes from the gaming area. Areas in which the steering of means of locomotion by a joystick is applied, for example, the aviation or the truck sector.

Die Entwicklung in der Automobilbranche hin zum hochautomatisierten Fahren führt zu neuen Wünschen in Bezug auf das Lenksystem. So besteht bei vielen Automobilherstellern beispielsweise der Wunsch, dass sich das Lenkrad nicht dreht, für den Fall, dass der Autopilot die Steuerung des Fahrzeuges übernimmt. Durch Verzicht auf die mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Rädern und stattdessen Kommunikation des Lenkwunsches per Kabel (Steer-by-Wire) kann dieser Wunsch realisiert werden. Eine weitere Annahme ist, dass dem Fahrer beim Fahren mit Autopiloten das Lenkrad, so wie es aktuell positioniert ist, im Weg ist. Wenn der Fahrer nicht mehr selbst fahren muss, könnte er beispielsweise während der Fahrt mit einem Laptop arbeiten oder Zeitung lesen. Für diesen Zweck ist das Lenkrad dem Fahrer eher im Weg, eine Ablage wäre beispielsweise nützlicher.The development in the automotive industry towards highly automated driving leads to new wishes with regard to the steering system. For example, many automakers have a desire for the steering wheel not to turn in the event that the autopilot takes control of the vehicle. By dispensing with the mechanical connection between the steering wheel and wheels and instead communication of the steering request by cable (steer-by-wire), this desire can be realized. Another assumption is that the driver, while driving with autopilot, the steering wheel, as it is currently positioned, in the way. For example, if the driver no longer has to drive himself, he could work with a laptop or read a newspaper while driving. For this purpose, the steering wheel is the driver rather in the way, a filing would be useful, for example.

Um diese Anforderungen an Fahrzeuge der Zukunft realisieren zu können, bedarf es eines neuen Fahrzeuginnenraumkonzepts inklusive eines alternativen Bedienkonzepts.In order to meet these requirements for vehicles of the future, a new vehicle interior concept including an alternative operating concept is required.

DE 199 12 169 A1 offenbart ein Steer-by-Wire Lenksystem, welches aus einem elektronisch geregelten elektromotorischen Lenksteller, der am Lenkgetriebe der Vorderachse oder auch an beiden Vorderrädern angebracht ist, einem elektronischen Lenkregler und einer Feedback-Aktuatoreinheit besteht. Der Fahrerlenkwunsch wird am Lenkrad durch einen Geber abgegriffen. Die elektronisch geregelten elektromotorischen Lenksteller setzen den Fahrerwunsch sodann in eine translatorische Bewegung des Lenksystems an der Vorderachse des Kraftfahrzeugs um. DE 199 12 169 A1 discloses a steer-by-wire steering system, which consists of an electronically controlled electromotive steering actuator, which is mounted on the steering gear of the front axle or on both front wheels, an electronic steering controller and a feedback actuator unit. The driver's steering request is picked up on the steering wheel by a dealer. The electronically controlled electromotive steering actuator then convert the driver's request into a translational movement of the steering system on the front axle of the motor vehicle.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystems eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche es ermöglicht, dass der Fahrer im Autopilotmodus verbesserte Platzverhältnisse im Fahrgastraum vorfindet, welche beispielsweise das Arbeiten mit einem Laptop, das Lesen einer Zeitung oder Ähnliches ermöglichen.The invention is therefore an object of the invention to provide an improved control arrangement for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, which allows the driver in autopilot mode finds improved space in the passenger compartment, which, for example, working with a laptop, reading a newspaper or something similar.

Die Erfindung wird mit einer Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.The invention is achieved with an operating arrangement for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle having the features of patent claim 1.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs angeordneten mechanischen Bedienelement zur Eingabe eines Lenkwunsches eines Fahrers des Kraftfahrzeugs, wobei das Bedienelement um eine vorgegebene Rotationsachse drehbar gelagert ist und eine Auflagefläche zur Auflage einer Hand des Fahrers aufweist, wobei das Bedienelement dazu ausgebildet ist, bei Auflage der Hand des Fahrers auf der Auflagefläche, durch Drehung des Unterarms des Fahrers um eine Rotationsachse des Unterarms, um die vorgegebene Rotationsachse des Bedienelements gedreht zu werden.The present invention provides an operating arrangement for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, with a arranged in a passenger compartment of the motor vehicle mechanical control element for inputting a steering request of a driver of the motor vehicle, wherein the operating element is rotatably mounted about a predetermined axis of rotation and a support surface for Supporting a hand of the driver, wherein the operating element is adapted to be rotated when the driver's hand on the support surface, by rotation of the driver's forearm about an axis of rotation of the forearm to the predetermined axis of rotation of the control element.

Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch Entfall des herkömmlichen Lenkrads verbesserte Platzverhältnisse im Fahrgastraum zu schaffen. Aufgrund dessen, dass das Bedienelement einhändig bedienbar ist, indem der Fahrer die Hand auf die Auflagefläche des Bedienelements auflegt und anschließend das Bedienelement durch Drehung seines Arms um die Rotationsachse des Arms drehen kann, ergibt sich zum einen der Vorteil, dass eine Größe des Bedienelements im Gegensatz zu herkömmlichen Lenkrädern wesentlich reduzierbar ist als auch eine flexible Anordenbarkeit des Bedienelements im Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs in einem Griffbereich des Fahrers.An idea of the present invention is to provide improved space in the passenger compartment by eliminating the conventional steering wheel. Due to the fact that the control element is operated with one hand by the driver hangs up the hand on the support surface of the control element and then rotate the control element by rotation of his arm about the axis of rotation of the arm, there is the advantage that a size of the control element in Contrary to conventional steering wheels is substantially reduced as well as a flexible arrangeability of the control element in the passenger compartment of the motor vehicle in a grip region of the driver.

Überdies ist in vorteilhafter Weise eine überaus präzise Bedienung des Bedienelements durch den Fahrer möglich, da die Rotation des Bedienelements um seine Rotationsachse durch die Drehung des Arms, insbesondere des Unterarms, des Fahrers durchgeführt wird. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Joystick, bei welchem die Bewegung des Joysticks im Wesentlichen aus dem Handgelenk eines Benutzers erfolgt, kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung aufgrund der Drehung des Bedienelements bedingt durch die Drehung des Unterarms des Fahrers ein gewünschter Drehwinkel präziser eingestellt werden. Ebenso lassen sich hierdurch ungewollte ruckartige Bewegungen vermeiden. Dies trägt zudem zur Sicherheit des Lenksystems bei. Ferner kann wegen des größeren Winkelbereichs der Rotation des Bedienelements im Vergleich zu einem Joystick präziser gelenkt werden.Moreover, an extremely precise operation of the operating element by the driver is possible in an advantageous manner, since the rotation of the operating element about its axis of rotation by the rotation of the arm, in particular the forearm, the driver is performed. In contrast to a conventional joystick, in which the movement of the joystick essentially from the wrist of a User takes place, in the context of the present invention, due to the rotation of the control element due to the rotation of the driver's forearm, a desired rotation angle can be set more precisely. Likewise, unwanted jerky movements can thereby be avoided. This also contributes to the safety of the steering system. Further, because of the greater angular range of rotation of the control element, it can be more precisely steered compared to a joystick.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous embodiments and further developments emerge from the dependent claims and from the description with reference to the figures.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bedienelement im Wesentlichen zumindest abschnittsweise konvex geformt, insbesondere im Wesentlichen zumindest abschnittsweise kugelförmig ausgebildet ist. Die Kugelform hat den Vorteil gegenüber anderen Formen, dass sie nicht speziell auf eine Handgröße zugeschnitten und somit bei verschiedenen Handgrößen universal einsetzbar ist.According to a preferred embodiment, it is provided that the operating element is substantially convexly shaped at least in sections, in particular substantially spherical, at least in sections. The spherical shape has the advantage over other shapes that it is not specifically tailored to a hand size and thus universally applicable to different hand sizes.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Hand des Fahrers flächig, insbesondere im Wesentlichen vollflächig, auf das Bedienelement auflegbar ist. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine sichere Auflage der Hand des Fahrers auf der Auflagefläche als auch eine präzise Steuerbarkeit einer Drehung des Bedienelements durch einen Fahrer.According to a further preferred embodiment, it is provided that the hand of the driver is flat, in particular substantially full surface, can be placed on the operating element. This results in an advantageous manner a secure support of the driver's hand on the support surface as well as a precise controllability of rotation of the operating element by a driver.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bedienelement im Bereich der Auflagefläche ein Führungselement aufweist, welches in einer Neutralstellung des Bedienelements in einem im Querschnitt im Wesentlichen mittigen Bereich der Auflagefläche des Bedienelements angeordnet ist. Durch Vorsehen des Führungselements können in vorteilhafter Weise die Führungseigenschaften des Bedienelements beispielsweise in Extremsituationen verbessert werden, in welchen ein guter Halt auf der Auflagefläche des Bedienelements gefragt ist.According to a further preferred embodiment, it is provided that the operating element in the region of the support surface has a guide element, which is arranged in a neutral position of the operating element in a cross-sectionally substantially central region of the support surface of the operating element. By providing the guide element, the guiding properties of the operating element can be improved in an advantageous manner, for example in extreme situations, in which a good grip on the bearing surface of the operating element is required.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Führungselement als Anlagefläche für Finger der Hand des Fahrers ausgebildet ist, und wobei das Führungselement im Wesentlichen in Form einer Erhöhung, vorzugsweise einer Finne, ausgebildet ist. Die Ausbildung des Führungselements in Form einer Finne weist den Vorteil einer guten Querführung des Bedienelements durch die in Anlage der Finne angeordneten Finger des Fahrers auf.According to a further preferred embodiment, it is provided that the guide element is designed as a contact surface for fingers of the driver's hand, and wherein the guide element is formed substantially in the form of an elevation, preferably a fin. The formation of the guide element in the form of a fin has the advantage of a good lateral guidance of the operating element by the fingers of the driver arranged in contact with the fin.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Führungselement derart im Bereich der Auflagefläche angeordnet ist, dass das Führungselement bei Auflage der Hand des Fahrers auf der Auflagefläche zwischen einem Daumen und einem Zeigefinger oder zwischen dem Zeigefinger und einem Mittelfinger des Fahrers anordbar ist. Somit kann in vorteilhafter Weise eine ergonomische Anordnung der Hand des Fahrers auf der Auflagefläche des Bedienelements sowie darüber hinaus eine präzise Drehung des Bedienelements durch den Fahrer erreicht werden.According to a further preferred embodiment, it is provided that the guide element is arranged in the region of the support surface, that the guide element can be arranged on the support surface between a thumb and an index finger or between the index finger and a middle finger of the driver when the driver's hand. Thus, advantageously, an ergonomic arrangement of the driver's hand on the support surface of the control element as well as a precise rotation of the control element by the driver can be achieved.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bedienelement auf einer Trägerstruktur, vorzugsweise auf einem Turm, angeordnet und durch die Trägerstruktur drehbar gelagert ist, wobei das Bedienelement im Wesentlichen mittig auf der Trägerstruktur positioniert ist. Durch Vorsehen der Trägerstruktur kann das Bedienelement derart im Fahrgastraum positioniert werden, dass eine ergonomische Bedienung durch den Fahrer ermöglicht wird.According to a further preferred embodiment, it is provided that the operating element is arranged on a support structure, preferably on a tower, and is rotatably supported by the support structure, wherein the operating element is positioned substantially centrally on the support structure. By providing the support structure, the operating element can be positioned in the passenger compartment in such a way that ergonomic operation by the driver is made possible.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bedienelement in einem unteren Bereich eine Aussparung zur Auflage und/oder Befestigung des Bedienelements an der Trägerstruktur aufweist. Das Bedienelement kann somit in vorteilhafter Weise durch die Trägerstruktur drehbar gelagert werden, wobei jeweilige Elemente zur Befestigung und/oder Lagerung des Bedienelements im Inneren des Bedienelements und/oder der Trägerstruktur verbaubar sind.According to a further preferred embodiment, it is provided that the operating element has a recess for supporting and / or fastening the operating element on the support structure in a lower region. The operating element can thus be rotatably supported in an advantageous manner by the support structure, wherein respective elements for attachment and / or storage of the operating element in the interior of the operating element and / or the support structure are buildable.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bedienelement im Bereich einer Mittelkonsole des Fahrgastraums angeordnet ist. Somit kann eine ergonomische Bedienbarkeit des Bedienelements durch den Fahrer ermöglicht werden. Beispielsweise kann der Unterarm des Fahrers auf einer bestehenden Ablagefläche im Bereich der Mittelkonsole abgelegt werden, sodass eine ergonomische und spannungsfreie Bedienung des Bedienelements durch den Fahrer möglich ist.According to a further preferred embodiment, it is provided that the operating element is arranged in the region of a center console of the passenger compartment. Thus, an ergonomic operability of the control element by the driver can be made possible. For example, the forearm of the driver can be stored on an existing storage area in the center console, so that an ergonomic and stress-free operation of the control element by the driver is possible.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bedienelement ausgehend von der Neutralstellung in beide Drehrichtungen in einem Drehwinkel von bis zu 60°, vorzugsweise in einem Drehwinkel von 50° bis 60°, drehbar ist. Damit kann in vorteilhafter Weise auf relativ geringem Raum durch die kompakte Ausbildung des Bedienelements eine komplette Drehung der Räder des Fahrzeugs von Anschlag zu Anschlag im Bereich eines Drehwinkels von +/- 60° ausgehend von der Neutralstellung des Bedienelements vorgesehen werden.According to a further preferred embodiment, it is provided that the operating element, starting from the neutral position in both directions of rotation in a rotational angle of up to 60 °, preferably in a rotational angle of 50 ° to 60 °, is rotatable. This can be provided in an advantageous manner in a relatively small space by the compact design of the control element a complete rotation of the wheels of the vehicle from stop to stop in the range of an angle of rotation of +/- 60 ° starting from the neutral position of the control.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Bedienelement mit einem stab- oder wellenförmiges Element verbunden ist, welches an einem axialen Endabschnitt durch ein erstes Lagerelement und ein zweites Lagerelement um die vorgegebene Rotationsachse gelagert ist. Somit kann das Bedienelement relativ zur Trägerstruktur gelagert und an einer beliebigen, gewünschten Position im Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs positioniert werden.According to a further preferred embodiment, it is provided that the operating element with a rod or shaft-shaped element is connected, which is mounted at an axial end portion by a first bearing element and a second bearing element about the predetermined axis of rotation. Thus, the control element can be stored relative to the support structure and positioned at any desired position in the passenger compartment of the motor vehicle.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.The described embodiments and developments can be combined with each other as desired.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments.

Figurenlistelist of figures

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The illustrated elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.

Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine vergrößerte Detailansicht eines Bedienelements des Steer-by-Wire Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3 eine Querschnittsansicht einer Lagerung des Bedienelements gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
4 eine Querschnittsansicht der Lagerung des Bedienelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
5 eine Querschnittsansicht der Lagerung des Bedienelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
6 eine Querschnittsansicht der Lagerung des Bedienelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
7 eine Querschnittsansicht der Lagerung des Bedienelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
8 eine Querschnittsansicht der Lagerung des Bedienelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Show it:

1 a schematic representation of an operating arrangement for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention;
2 an enlarged detail of an operating element of the steer-by-wire steering system for the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention;
3 a cross-sectional view of a bearing of the operating element according to the preferred embodiment of the invention;
4 a cross-sectional view of the mounting of the operating element according to another preferred embodiment of the invention;
5 a cross-sectional view of the mounting of the operating element according to another preferred embodiment of the invention;
6 a cross-sectional view of the mounting of the operating element according to another preferred embodiment of the invention;
7 a cross-sectional view of the mounting of the operating element according to another preferred embodiment of the invention; and
8th a cross-sectional view of the mounting of the operating element according to another preferred embodiment of the invention.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.In the figures of the drawings, like reference characters designate like or functionally identical elements, components or components unless otherwise indicated.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic representation of an operating arrangement for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention.

Die Bedienanordnung 1 für das Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs umfasst ein in einem Fahrgastraum 2 des Kraftfahrzeugs angeordnetes mechanisches Bedienelement 10. Das Bedienelement 10 weist die Funktion der Eingabe eines Lenkwunsches eines Fahrers des Kraftfahrzeugs auf. Das Bedienelement 10 ist hierzu um eine vorgegebene Rotationsachse R drehbar gelagert. Das Bedienelement 10 weist ferner eine Auflagefläche 12 zur Auflage einer Hand des Fahrers auf. Das Bedienelement 10 ist ferner dazu ausgebildet, bei Auflage der Hand des Fahrers auf der Auflagefläche 12, durch Drehung des Unterarms des Fahrers um eine Rotationsachse des Unterarms, um die vorgegebene Rotationsachse R des Bedienelements 10 gedreht zu werden.The operating arrangement 1 for the steer-by-wire steering system of a motor vehicle includes a in a passenger compartment 2 the motor vehicle arranged mechanical operating element 10 , The operating element 10 has the function of inputting a steering request of a driver of the motor vehicle. The operating element 10 For this purpose, it is rotatably mounted about a predetermined rotation axis R. The operating element 10 also has a support surface twelve to rest a hand of the driver. The operating element 10 is also adapted to support the driver's hand on the support surface twelve by rotating the forearm of the driver about an axis of rotation of the forearm, about the predetermined axis of rotation R of the operating element 10 to be turned.

In dem Fahrgastraum 2 des Kraftfahrzeugs ist ferner eine herkömmliche Armauflage 11 angeordnet. Das Bedienelement 10 ist bei Auflage des Unterarms des Fahrers auf der Armauflage 11 sowohl bestimmungsgemäß als auch ergonomisch bedienbar.In the passenger compartment 2 of the motor vehicle is also a conventional armrest 11 arranged. The operating element 10 is at the forearm of the driver on the armrest 11 Both as intended and ergonomically operated.

Die Hand des Fahrers ist dabei flächig, insbesondere im Wesentlichen vollflächig, auf das Bedienelement 10 auflegbar.The driver's hand is flat, in particular substantially over the entire surface, on the operating element 10 placeable.

Das Bedienelement 10 weist im Bereich der Auflagefläche 12 ein Führungselement 14 auf. Das Führungselement 14 ist in einer Neutralstellung N des Bedienelements 10 in einem im Querschnitt im Wesentlichen mittigen Bereich der Auflagefläche 12 des Bedienelements 10 angeordnet.The operating element 10 points in the area of the bearing surface twelve a guide element 14 on. The guide element 14 is in a neutral position N of the operating element 10 in a cross-sectionally substantially central region of the support surface twelve of the operating element 10 arranged.

Das Führungselement 14 dient als Anlagefläche für jeweilige Finger der Hand des Fahrers. Das Führungselement 14 ist in Form einer Finne ausgebildet. Alternativ kann das Führungselement 14 eine andere geometrische Form wie beispielsweise eine Kugelform bzw. im Wesentlichen die Form einer Erhöhung von der Auflagefläche 12 des Bedienelements 10 aufweisen.The guide element 14 serves as a contact surface for respective fingers of the driver's hand. The guide element 14 is designed in the form of a fin. Alternatively, the guide element 14 another geometric shape such as a spherical shape or substantially the shape of an increase of the support surface twelve of the operating element 10 exhibit.

Das Bedienelement 10 ist auf einer Trägerstruktur 16 angeordnet. Die Trägerstruktur 16 ist in der vorliegenden Ausführungsform als Turm ausgebildet. Alternativ kann die Trägerstruktur 16 beispielsweise tiefer im Bereich der Mittelkonsole positioniert sein. Das Bedienelement 10 ist durch die Trägerstruktur 16 drehbar gelagert sowie auf dieser angeordnet. Das Bedienelement 10 ist hierbei im Wesentlichen mittig auf der Trägerstruktur 16 positioniert. Alternativ kann das Bedienelement 10 beispielsweise exzentrisch auf der Trägerstruktur 16 positioniert sein. Die Trägerstruktur 16 und das Bedienelement 10 bilden hierbei eine Einheit. Die Trägerstruktur 16 weist in ihrem Inneren einen Drehwinkelsensor zur Erfassung eines Drehwinkels des Bedienelements 10 auf. The operating element 10 is on a support structure 16 arranged. The support structure 16 is formed in the present embodiment as a tower. Alternatively, the support structure 16 For example, be positioned deeper in the center console. The operating element 10 is through the support structure 16 rotatably mounted and arranged on this. The operating element 10 is essentially centered on the support structure 16 positioned. Alternatively, the control element 10 for example, eccentrically on the support structure 16 be positioned. The support structure 16 and the control 10 form a unit here. The support structure 16 has in its interior a rotation angle sensor for detecting a rotation angle of the operating element 10 on.

Alternativ kann der Drehwinkelsensor beispielsweise im Inneren des Bedienelements verbaut sein.Alternatively, the rotation angle sensor may be installed, for example, inside the operating element.

2 zeigt eine vergrößerte Detailansicht eines Bedienelements des Steer-by-Wire Lenksystems für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 2 shows an enlarged detail of an operating element of the steer-by-wire steering system for the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention.

Das Bedienelement 10 ist in der vorliegenden Ausführungsform zumindest abschnittsweise kugelförmig ausgebildet. Alternativ kann das Bedienelement 10 eine zumindest abschnittsweise konvexe Form oder eine speziell an eine Handfläche des Fahrers angepasste Form aufweisen. Das Führungselement 14 ist derart im Bereich der Auflagefläche 12 angeordnet, dass das Führungselement 14 bei Auflage der Hand des Fahrers auf der Auflagefläche 12 zwischen einem Daumen und einem Zeigefinger angeordnet ist. Alternativ kann das Führungselement 14 beispielsweise derart positioniert werden, dass es bei Auflage der Hand des Fahrers auf der Auflagefläche 12 des Bedienelements 10 zwischen dem Zeigefinger und einem Mittelfinger des Fahrers anordbar ist.The operating element 10 is formed in the present embodiment, at least partially spherical. Alternatively, the control element 10 have an at least partially convex shape or a specially adapted to a palm of the driver shape. The guide element 14 is so in the area of the bearing surface twelve arranged that the guide element 14 with the driver's hand resting on the support surface twelve is arranged between a thumb and an index finger. Alternatively, the guide element 14 For example, be positioned so that it is in contact with the hand of the driver on the support surface twelve of the operating element 10 between the forefinger and a middle finger of the driver can be arranged.

Das Bedienelement 10 weist in einem unteren Bereich 10a eine Aussparung 10b zur Auflage und/oder Befestigung des Bedienelements 10 an der (in 2 nicht gezeigten) Trägerstruktur auf.The operating element 10 points in a lower area 10a a recess 10b for support and / or attachment of the operating element 10 at the (in 2 not shown) support structure.

Das Bedienelement 10 ist ausgehend von der Neutralstellung in beide Drehrichtungen in einem Drehwinkel a von bis zu 60°, vorzugsweise in einem Drehwinkel von 50° bis 60°, drehbar.The operating element 10 is starting from the neutral position in both directions of rotation in a rotation angle a of up to 60 °, preferably in a rotation angle of 50 ° to 60 °, rotatable.

3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Lagerung des Bedienelements gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 3 shows a cross-sectional view of a bearing of the operating element according to the preferred embodiment of the invention.

Das Bedienelement 10 ist durch ein erstes Lagerelement 18a und ein zweites Lagerelement 18b um die Rotationsachse R drehbar gelagert. Das erste Lagerelement 18a und das zweite Lagerelement 18b sind durch radiale Gleitlager ausgebildet. Alternativ kann beispielsweise ein anderes geeignetes Lager wie beispielsweise ein radiales Wälzlager Anwendung finden. Das erste Lagerelement 18a und das zweite Lagerelement 18b sind auf der Trägerstruktur 16 angeordnet, wobei das Bedienelement 10 in einem Innenraum 10c des Bedienelements 10 ein sich von Wandfläche zu Wandfläche des Bedienelements 10 erstreckendes stab- bzw. wellenförmiges Element 19 aufweist. Das stab- bzw. wellenförmige Element 19 ist in dem ersten Lagerelement 18a und dem zweiten Lagerelement 18b drehbar um die Rotationsachse R gelagert und ermöglicht somit die drehbare Lagerung des Bedienelements 10 um die Rotationsachse R.The operating element 10 is through a first bearing element 18a and a second bearing element 18b rotatably mounted about the rotation axis R. The first bearing element 18a and the second bearing element 18b are formed by radial sliding bearings. Alternatively, for example, find another suitable bearing such as a radial roller bearing application. The first bearing element 18a and the second bearing element 18b are on the support structure 16 arranged, with the operating element 10 in an interior 10c of the operating element 10 a from wall surface to wall surface of the operating element 10 extending rod or wave-shaped element 19 having. The rod or wave-shaped element 19 is in the first bearing element 18a and the second bearing element 18b rotatably supported about the rotation axis R and thus enables the rotatable mounting of the operating element 10 around the axis of rotation R ,

4 zeigt eine Querschnittsansicht der Lagerung des Bedienelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 4 shows a cross-sectional view of the bearing of the operating element according to another preferred embodiment of the invention.

Das Bedienelement 10 ist analog der in 3 gezeigten Ausführungsform durch radiale Gleitlager 118a und 118b um die Rotationsachse R gelagert, wobei das Bedienelement 10 relativ zu der Trägerstruktur 116 um 90° versetzt, d.h. senkrecht zur Trägerstruktur 116 angeordnet ist. Alternativ kann an Stelle des Gleitlagers beispielsweise ein Kugellager vorgesehen sein. Ein stab- bzw. wellenförmiges Element 119 ist hierfür an dem Bedienelement 10, in einem mittigen Bereich des Bedienelements 10, angeordnet, wobei das stab- bzw. wellenförmige Element 119 durch das erste Lagerelement 118a und das zweite Lagerelement 118b um die Rotationsachse R gelagert ist. Das stab- bzw. wellenförmige Element 119 ist hierbei in einem Winkel von im Wesentlichen 90° zur Trägerstruktur 116 angeordnet. Das stab- bzw. wellenförmige Element 119 weist eine derartige Länge auf, dass das Bedienelement 10 zu der Trägerstruktur 116 um einen vorgegebenen Abstand versetzt angeordnet ist. Dieser Abstand kann je nach Anforderungen an die Position des Bedienelements 10 im Fahrgastraum entsprechend gewählt werden.The operating element 10 is analogous to in 3 shown embodiment by radial sliding bearings 118a and 118b around the axis of rotation R stored, with the operating element 10 relative to the support structure 116 offset by 90 °, ie perpendicular to the support structure 116 is arranged. Alternatively, instead of the sliding bearing, for example, a ball bearing may be provided. A rod or wave-shaped element 119 is for this purpose on the control 10 , in a central area of the control 10 , wherein the rod or wave-shaped element 119 through the first bearing element 118a and the second bearing element 118b is mounted about the rotation axis R. The rod or wave-shaped element 119 is in this case at an angle of substantially 90 ° to the support structure 116 arranged. The rod or wave-shaped element 119 has such a length that the operating element 10 to the support structure 116 is arranged offset by a predetermined distance. This distance may vary depending on the requirements of the position of the control 10 be chosen accordingly in the passenger compartment.

5 zeigt eine Querschnittsansicht der Lagerung des Bedienelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 5 shows a cross-sectional view of the bearing of the operating element according to another preferred embodiment of the invention.

Das Bedienelement 10 ist in der vorliegenden Ausführungsform analog der in 4 gezeigten Ausführungsform durch entsprechende radiale Gleitlager gelagert. Alternativ kann an Stelle des Gleitlagers beispielsweise ein Kugellager vorgesehen sein. Das Bedienelement 10 ist hierfür mit einem stab- bzw. wellenförmigen Element 219 fest verbunden. Das stab- bzw. wellenförmige Element 219 ist an dem Bedienelement 10 in einem mittigen Bereich des Bedienelements 10 angebunden und ist ferner durch das erste Lagerelement 218a und das zweite Lagerelement 218b geführt, wobei das erste Lagerelement 218a und das zweite Lagerelement 218b entlang der Rotationsachse R angeordnet sind.The operating element 10 is in the present embodiment analogous to in 4 shown embodiment supported by corresponding radial bearings. Alternatively, instead of the sliding bearing, for example, a ball bearing may be provided. The operating element 10 is this with a rod or wave-shaped element 219 firmly connected. The rod or wave-shaped element 219 is on the control 10 in a central area of the operating element 10 tethered and is further through the first bearing element 218a and the second bearing element 218b guided, wherein the first bearing element 218a and the second bearing element 218b along the rotation axis R are arranged.

Das stab- bzw. wellenförmige Element 219 weist im Gegensatz zu der in 4 gezeigten Ausführungsform keine gerade Form, sondern einen geraden Abschnitt und einen im Wesentlichen U-förmig gebogenen Abschnitt auf, wobei der gerade Abschnitt im Bereich der Lagerelemente 218a, 218b angeordnet und der U-förmig gebogene Abschnitt benachbart zu dem Bedienelement 10 angeordnet ist. Das Bedienelement 10 ist räumlich derart positioniert, dass eine Mittellängsachse des Bedienelements 10 im Wesentlichen deckungsgleich mit der Rotationsachse R angeordnet ist. Wie auch in 4 gezeigt, ist in der vorliegenden Ausführungsform das stab- bzw. wellenförmige Element 219 im Wesentlichen 90° versetzt, d.h. senkrecht zur Trägerstruktur 216 angeordnet.The rod or wave-shaped element 219 contrary to the in 4 shown embodiment, not a straight shape, but a straight portion and a substantially U-shaped bent portion, wherein the straight portion in the region of the bearing elements 218a . 218b arranged and the U-shaped bent portion adjacent to the operating element 10 is arranged. The operating element 10 is spatially positioned such that a central longitudinal axis of the operating element 10 is arranged substantially congruent with the axis of rotation R. As well as in 4 is shown in the present embodiment, the rod or wave-shaped element 219 offset substantially 90 °, ie perpendicular to the support structure 216 arranged.

6 zeigt eine Querschnittsansicht der Lagerung des Bedienelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 6 shows a cross-sectional view of the bearing of the operating element according to another preferred embodiment of the invention.

Das Bedienelement 10 ist in der vorliegenden Ausführungsform an zwei gegenüberliegenden Seiten des im Wesentlichen kugelförmig ausgebildeten Bedienelements 10 mit einem stab- bzw. wellenförmigen Element 319 verbunden, das gleichzeitig die Rotationsachse R bildet. An jeweiligen Endabschnitten des stab- bzw. wellenförmigen Elements 319 sind die als radiale Gleitlager ausgebildeten Lagerelemente 318a, 318b angeordnet. Das erste Lagerelement 318a und das zweite Lagerelement 318b sind jeweils auf der Trägerstruktur 316 angeordnet. Alternativ kann an Stelle des Gleitlagers beispielsweise ein Kugellager vorgesehen sein.The operating element 10 in the present embodiment is on two opposite sides of the substantially spherical control element 10 with a rod or wave-shaped element 319 connected, which forms the axis of rotation R at the same time. At respective end portions of the rod or wave-shaped element 319 are designed as radial plain bearing bearings 318a . 318b arranged. The first bearing element 318a and the second bearing element 318b are each on the support structure 316 arranged. Alternatively, instead of the sliding bearing, for example, a ball bearing may be provided.

7 zeigt eine Querschnittsansicht der Lagerung des Bedienelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 7 shows a cross-sectional view of the bearing of the operating element according to another preferred embodiment of the invention.

Das im Wesentlichen kugelförmig ausgebildete Bedienelement 10 ist in der vorliegenden Ausführungsform auf einem stab- bzw. wellenförmigen Element 419 angeordnet, welches an einem axialen Endabschnitt ein Führungselement 418b aufweist, das wiederum auf einem Schlitten 418a verfahrbar ist. Der Schlitten 418a bildet gleichzeitig die Trägerstruktur 416. Die Lagerung ist durch ein Gleitlager gebildet. Alternativ kann an Stelle des Gleitlagers beispielsweise ein Kugellager oder ein Linearlager vorgesehen sein.The substantially spherical trained control 10 is in the present embodiment on a rod or wave-shaped element 419 arranged, which at an axial end portion a guide element 418b which, in turn, on a sled 418a is movable. The sled 418a at the same time forms the support structure 416 , The storage is formed by a plain bearing. Alternatively, instead of the slide bearing, for example, a ball bearing or a linear bearing may be provided.

8 zeigt eine Querschnittsansicht der Lagerung des Bedienelements gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. 8th shows a cross-sectional view of the bearing of the operating element according to another preferred embodiment of the invention.

Das im Wesentlichen kugelförmig ausgebildete Bedienelement 10 ist in der vorliegenden Ausführungsform auf einem stab- bzw. wellenförmigen Element 519 angeordnet, welches an einem axialen Endabschnitt mit einer Basis 520 fest verbunden ist. Die Basis 520 ist an einem jeweiligen axialen Endabschnitt mit einem ersten Gestängeelement 518a und einem zweiten Gestängeelement 518b verbunden, welche durch jeweilige Pneumatikzylinder ausgebildet sind. Alternativ können die Gestängeelemente 518a und 518b beispielsweise durch Hydraulikzylinder ausgebildet sein, welche wiederum wie auch im Falle der Verwendung eines Pneumatikzylinders an einer jeweiligen Trägerstruktur 516 angebunden sind. Somit ist das Bedienelement 10 um die Rotationsachse R dreh- bzw. schwenkbar gelagert. Alternativ können beispielsweise mehr als zwei Pneumatikzylinder verwendet werden. Ferner alternativ kann eine Betätigung des Bedienelements 10 anstelle der Pneumatikzylinder oder der Hydraulikzylinder durch Linearaktoren erfolgen.The substantially spherical trained control 10 is in the present embodiment on a rod or wave-shaped element 519 arranged, which at an axial end portion with a base 520 is firmly connected. The base 520 is at a respective axial end portion with a first linkage element 518a and a second linkage member 518b connected, which are formed by respective pneumatic cylinders. Alternatively, the linkage elements 518a and 518b be formed for example by hydraulic cylinders, which in turn as well as in the case of using a pneumatic cylinder to a respective support structure 516 are connected. Thus, the operating element 10 about the rotation axis R rotatable or pivotally mounted. Alternatively, for example, more than two pneumatic cylinders can be used. Further alternatively, an actuation of the operating element 10 Instead of the pneumatic cylinder or the hydraulic cylinder done by linear actuators.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways. In particular, the invention can be varied or modified in many ways without deviating from the gist of the invention.

Beispielsweise können eine Form, Abmessung und/oder eine Beschaffenheit der Komponenten der Bedienanordnung 1 für das Steer-by-Wire Lenksystem des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Bedienelements 10, abgeändert werden.For example, a shape, size and / or a nature of the components of the operating arrangement 1 for the steer-by-wire steering system of the motor vehicle, in particular the operating element 10 , be changed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19912169 A1 [0006]

Claims

Operating arrangement (1) for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, with a in a passenger compartment (2) of the motor vehicle arranged mechanical operating element (10) for inputting a steering request of a driver of the motor vehicle, wherein the operating element (10) about a predetermined axis of rotation (R) is rotatably mounted and a support surface (12) for supporting a hand of the driver, characterized in that the operating element (10) is adapted to support the driver's hand on the support surface (12), by rotation of the forearm of the driver about an axis of rotation of the forearm to be rotated about the predetermined rotation axis (R) of the operating element (10).

Operating arrangement according to Claim 1 , characterized in that the operating element (10) is substantially convexly shaped at least in sections, in particular substantially spherical at least in sections.

Operating arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that the hand of the driver is flat, in particular substantially over the entire surface of the operating element (10) can be placed.

Operating arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the operating element (10) in the region of the support surface (12) has a guide element (14) which in a neutral position (N) of the operating element (10) in a substantially central cross-section area the support surface (12) of the operating element (10) is arranged.

Operating arrangement according to Claim 4 , characterized in that the guide element (14) is designed as a contact surface for fingers of the driver's hand, and wherein the guide element (14) is formed substantially in the form of an elevation, preferably a fin.

Operating arrangement according to Claim 4 or 5 , characterized in that the guide element (14) is arranged in the region of the support surface (12) that the guide element (14) when the driver's hand on the support surface (12) between a thumb and a forefinger or between the index finger and a middle finger of the driver can be arranged.

Operating arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the operating element (10) on a support structure (16), preferably on a tower, arranged and rotatably supported by the support structure (16), wherein the operating element (10) substantially centrally the support structure (16) is positioned.

Operating arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the operating element (10) in a lower region (10a) has a recess (10b) for supporting and / or attachment of the operating element (10) on the support structure (16).

Operating arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the operating element (10) in the region of a center console (3) of the passenger compartment (2) is arranged.

Operating arrangement according to one of Claims 4 to 7 , characterized in that the operating element (10), starting from the neutral position (N) in both directions of rotation in a rotation angle (a) of up to 60 °, preferably in a rotation angle (a) of 50 ° to 60 ° is rotatable.

Operating arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the operating element (10) with a rod-shaped or wave-shaped element (19, 119, 219, 319, 419, 519) is connected, which at an axial end portion by a first bearing element (18a , 118a, 218a, 318, 418a, 518a) and a second bearing element (18b, 118b, 218b, 318b, 418b, 518b) is mounted about the predetermined axis of rotation (R).

Steer-by-wire steering system with an operating arrangement (1) according to one of Claims 1 to 11 ,