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Die Erfindung betrifft eine Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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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.
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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.
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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.
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Um diese Anforderungen an Fahrzeuge der Zukunft realisieren zu können, bedarf es neuen Fahrzeuginnenraumkonzepts inklusive eines alternativen Bedienkonzepts. Darüber hinaus ist es wünschenswert, dem Fahrer in Analogie eines konventionellen Lenksystems mit mechanischem Durchtrieb ein Feedback in Bezug auf eine jeweilige Fahrsituation zu geben.
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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.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Bedienkonzept einer Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches es ermöglicht, dass der Fahrer im Autopilotmodus verbesserte Platzverhältnisse im Fahrgastraum vorfindet, sowie in einem manuellen Fahrmodus Feedback hinsichtlich einer jeweiligen Fahrsituation erhält.
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Die Erfindung wird mit einer Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Bedienanordnung für ein 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, und mit einer Feedbackeinrichtung zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs, 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, und wobei die Feedbackeinrichtung mit dem Bedienelement derart wirkverbunden ist, dass durch die Feedbackeinrichtung in Abhängigkeit einer definierbaren Fahrsituation eine haptische Rückmeldung des Bedienelements an den Fahrer des Kraftfahrzeugs erzeugbar ist.
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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 Anordnung des Bedienelements im Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs in einem Griffbereich des Fahrers.
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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.
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Des Weiteren kann dem Fahrer durch Vorsehen der Feedbackeinrichtung in Abhängigkeit der definierbaren Fahrsituation eine haptische Rückmeldung des Bedienelements gegeben werden. Damit erhält der Fahrer, obgleich der einhändigen Bedienung des Bedienelements, eine gute Rückmeldung betreffend die jeweilige Fahrsituation, sowohl was ein auf die gelenkten Räder des Kraftfahrzeugs durch z.B. einen Richtungswechsel, durch eine Brems- oder eine Beschleunigung wirkendes Moment oder eine durch das Bedienelement bewirkte Änderung einer Radstellung der gelenkten Räder angeht.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Feedbackeinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Bedienelements zu dämpfen, ein Gegen- oder Unterstützungsmoment auf die Bewegung des Bedienelements anzuwenden oder eine Vibration des Bedienelements zu erzeugen. Somit kann in vorteilhafter Weise je nach vorliegender Fahrsituation ein der Fahrsituation angemessenes und differenziertes Feedback erzeugt werden. Beispielsweise kann bei Überfahren einer Fahrspur eine Vibration des Bedienelements erzeugt werden. Ebenso kann beispielsweise bei schneller Kurvenfahrt je nach Konfiguration des Bedienelements ein Gegen- oder Unterstützungsmoment auf das Bedienelement angewendet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Feedbackeinrichtung dazu ausgebildet ist, ein fahrsituationsbedingt auf die gelenkten Räder des Kraftfahrzeugs wirkendes Moment zu erfassen und das Bedienelement kontinuierlich einer Stellung der gelenkten Räder des Kraftfahrzeugs nachzuführen. Dies ist zum einen in einem Autopilotmodus des Fahrzeugs vorteilhaft, da, falls es erforderlich sein sollte, die Steuerung des Kraftfahrzeugs wieder zu übernehmen, das Bedienelement mit synchron zur Radstellung der gelenkten Räder des Kraftfahrzeugs mitgeführt wird und somit die Lenkung des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer unmittelbar übernommen werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, dass nach Durchfahren einer Kurve mit anschließender gerader Strecke sich die gelenkten Räder des Kraftfahrzeugs aufgrund einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs automatisch in die Nulllage stellen und somit das Bedienelement mit der geänderten Radstellung mitführbar ist.
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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 die Feedbackeinrichtung zumindest abschnittsweise in einem Innenraum der Trägerstruktur angeordnet ist. Die Trägerstruktur ist somit in vorteilhafter Weise von außen nicht sichtbar, kann jedoch in einem relativ geringen Bauraum des Bedienelements oder der Trägerstruktur angeordnet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Feedbackeinrichtung einen durch ein Getriebe mit dem Bedienelement wirkverbundenen Elektromotor aufweist, wobei das Getriebe durch ein Zahnriemengetriebe, ein Keilriemengetriebe, ein Stirnradgetriebe, ein Seilzuggetriebe, ein Pleuelgetriebe, ein Kegelradgetriebe oder ein Planetengetriebe ausgebildet ist. Die Auswahl des Getriebes kann somit in vorteilhafter Weise an entsprechende bauliche Anforderungen bzw. vorhandene Platzverhältnisse angepasst werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Elektromotor an einem zu dem Bedienelement benachbart angeordneten Abschnitt der Trägerstruktur oder an einem zu dem Bedienelement entgegengesetzt angeordneten Endabschnitt der Trägerstruktur angeordnet ist. Somit kann bei Anordnung des Elektromotors an dem zum Bedienelement benachbart angeordneten Abschnitt der Trägerstruktur beispielsweise auf das Vorsehen eines Zahnriemengetriebes, eines Keilriemengetriebes bzw. eines Seilzuggetriebes verzichtet werden und der Elektromotor stattdessen direkt über ein Ritzel mit einem Stirnrad bzw. einer sonstigen Scheibe verbunden werden, welche mit dem Bedienelement in Wirkverbindung ist. Alternativ kann beispielsweise bei Anordnung des Elektromotors an dem zum Bedienelement entgegengesetzt angeordneten Endabschnitt der Trägerstruktur die Trägerstruktur im Bereich des Bedienelements leicht und/oder kompakt ausgebildet werden, je nach systemischem oder baulichem Anforderungsprofil.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Zahnriemengetriebe ein auf einer Abtriebswelle des Elektromotors angeordnetes Ritzel, eine Riemenscheibe und einen Zahnriemen aufweist, welcher zwischen dem Ritzel und der Riemenscheibe angeordnet und über Anpressrollen unter Spannung gehalten ist. Durch Vorsehen des Zahnriemengetriebes kann die Trägerstruktur in Ihrer Breite und/oder Tiefe vorzugsweise gering dimensioniert werden, da im Wesentlichen nur der Zahnriemen in einem Stegabschnitt der Trägerstruktur angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Feedbackeinrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit und/oder einem Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs eine Bewegung des Bedienelements zu dämpfen, ein Gegen- oder Unterstützungsmoment auf die Bewegung des Bedienelements anzuwenden oder eine Vibration des Bedienelements zu erzeugen. Somit kann der Fahrer des Kraftfahrzeugs durch die Feedbackeinrichtung ein verbessertes Lenkgefühl in unterschiedlichen Fahrsituationen des Kraftfahrzeugs erhalten.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Feedbackeinrichtung bei einer, einen vorgegebenen Schwellwert überschreitenden Beschleunigung des Bedienelements die Bewegbarkeit des Bedienelements dämpft. Somit kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass es bei beispielsweise ruckartigen Bewegungen des Bedienelements zu ungewollten Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugs kommt bzw. die Bewegbarkeit des Bedienelements derart vorgegeben wird, dass diese einer Bewegbarkeit der lenkbaren Räder des Kraftfahrzeugs entspricht, insbesondere in Bezug auf die Lenkgeschwindigkeit.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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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.
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Figurenliste
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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.
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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.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Querschnittsansicht eines Bedienelements sowie einer mit dem Bedienelement wirkverbundenen Feedbackeinrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Längsschnittansicht des Bedienelements sowie der mit dem Bedienelement wirkverbundenen Feedbackeinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 Längsschnittansicht des Bedienelements sowie der mit dem Bedienelement wirkverbundenen Feedbackeinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 5 eine Querschnittsansicht des Bedienelements sowie der mit dem Bedienelement wirkverbundenen Feedbackeinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 6 eine Querschnittsansicht des Bedienelements sowie der mit dem Bedienelement wirkverbundenen Feedbackeinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung:
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bedienanordnung für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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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.
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Die Bedienanordnung 1 umfasst ferner eine Feedbackeinrichtung zum Erzeugen einer haptischen Rückmeldung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs. Das Bedienelement 10 ist 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. Die Feedbackeinrichtung 14 ist in 1 nicht explizit dargestellt, sondern im Inneren einer Trägerstruktur 16 des Bedienelements 10 angeordnet. Die Feedbackeinrichtung 14 ist hierbei mit dem Bedienelement 10 derart wirkverbunden, dass durch die Feedbackeinrichtung 14 in Abhängigkeit einer definierbaren Fahrsituation eine haptische Rückmeldung des Bedienelements 10 an den Fahrer des Kraftfahrzeugs erzeugbar ist.
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Die Feedbackeinrichtung 14 ist ferner dazu ausgebildet, eine Bewegung des Bedienelements 10 zu dämpfen, ein Gegen- oder Unterstützungsmoment auf die Bewegung des Bedienelements 10 anzuwenden oder eine Vibration des Bedienelements 10 zu erzeugen.
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Die Feedbackeinrichtung 14 ist ferner dazu ausgebildet, ein fahrsituationsbedingt auf die (in 1 nicht dargestellten) gelenkten Räder des Kraftfahrzeugs wirkendes Moment zu erfassen und das Bedienelement 10 kontinuierlich einer Stellung der gelenkten Räder des Kraftfahrzeugs nachzuführen. Alternativ kann die Erfassung des fahrsituationsbedingt auf die gelenkten Räder des Kraftfahrzeugs wirkenden Moments beispielsweise durch eine gesonderte Steuereinheit bzw. Erfassungsvorrichtung erfasst werden, welche die entsprechenden Erfassungssignale an die Feedbackeinrichtung 14 übermittelt.
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Die Feedbackeinrichtung 14 ist darüber hinaus dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit und/oder einem Lenkwinkel des Kraftfahrzeugs eine Bewegung des Bedienelements 10 zu dämpfen, ein Gegen- oder Unterstützungsmoment auf die Bewegung des Bedienelements 10 anzuwenden oder eine Vibration des Bedienelements 10 zu erzeugen.
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Ferner ist die Feedbackeinrichtung 14 dazu ausgebildet, bei einer, einen vorgegebenen Schwellwert überschreitenden Beschleunigung des Bedienelements 10, welche beispielsweise durch eine ruckartige Bewegung des Bedienelements durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs bewirkt wird, die Bewegung des Bedienelements 10 zu dämpfen.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Bedienelements sowie einer mit dem Bedienelement wirkverbundenen Feedbackeinrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Bedienelement 10 ist auf der Trägerstruktur 16, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform als Turm ausgebildet ist, angeordnet. Das Bedienelement 10 ist im Wesentlichen schalenförmig ausgebildet und ist durch die Trägerstruktur 16 drehbar gelagert. Die Feedbackeinrichtung 14 ist in einem Innenraum 16a der Trägerstruktur 16 angeordnet, wobei der Innenraum 16a der Trägerstruktur 16 ebenfalls einen unterhalb des schalenförmigen Bedienelements 10 ausgebildeten Hohlraum umfasst. Alternativ kann die Feedbackeinrichtung 14 beispielsweise nur abschnittsweise in dem Innenraum 16a der Trägerstruktur 16 angeordnet sein.
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Die Feedbackeinrichtung 14 weist ferner zumindest ein Getriebe 18, einen Elektromotor 20, eine Riemenscheibe 22 und einen Riementrieb auf. Die Feedbackeinrichtung 14 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Getriebe 18 mit dem Bedienelement 10 und dem Elektromotor 20 wirkverbunden ist. Das Getriebe 18 ist vorzugsweise durch ein Zahnriemengetriebe ausgebildet.
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Alternativ kann das Getriebe 18 beispielsweise durch ein Keilriemengetriebe, ein Stirnradgetriebe, ein Seilzuggetriebe, ein Pleuelgetriebe, ein Kegelradgetriebe, ein Planetengetriebe oder Ähnliches ausgebildet sein. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Elektromotor 20 an einem zu dem Bedienelement 10 entgegengesetzt angeordneten Endabschnitt 16c der Trägerstruktur 16 angeordnet. Alternativ kann der Elektromotor beispielsweise an einem zu dem Bedienelement 10 benachbart angeordneten Abschnitt 16b der Trägerstruktur 16 angeordnet sein.
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Das Getriebe 18 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform ein auf einer Abtriebswelle des Elektromotors 20 angeordnetes Ritzel 18a, die Riemenscheibe 22 sowie den Zahnriemen 25, welcher zwischen dem Ritzel 18a und der Riemenscheibe 22 angeordnet sowie über entsprechende Anpressrollen 23, 24 unter Spannung gehalten wird.
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Somit kann das Bedienelement 10 bei einer Bewegung des Elektromotors in eine erste Drehrichtung, welche wiederum eine Bewegung des Zahnriemens in eine erste Richtung bewirkt, in eine erste Richtung bewegt werden. Bei Umkehr der Drehrichtung des Elektromotors kann das Bedienelement 10 in entgegengesetzte Richtung bewegt werden bzw. ein Gegen- oder Unterstützungsmoment auf die Bewegung des Bedienelements angewandt werden. Eine Vibration des Bedienelements 10 kann beispielsweise durch eine Folge schneller Richtungswechsel der Drehrichtung des Elektromotors bewirkt werden, wobei die alternierende Bewegung des Zahnriemens auf das Bedienelement 10 angewandt wird und dieses somit in Vibration versetzt.
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3 zeigt eine Längsschnittansicht des Bedienelements sowie der mit dem Bedienelement wirkverbundenen Feedbackeinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das Bedienelement 110 ist wie in der in 2 dargestellten Ausführungsform auf der Trägerstruktur 116, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform als Turm ausgebildet ist, angeordnet. Das Bedienelement 110 ist im Wesentlichen schalenförmig ausgebildet und ist durch die Trägerstruktur 116, insbesondere durch das mit der Trägerstruktur 116 verbundene erste Lager 119a und das mit der Trägerstruktur 116 verbundene zweite Lager 119b, drehbar gelagert.
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Das Getriebe zur Betätigung der Feedbackeinrichtung 114 ist in der vorliegenden Ausführungsform durch ein Kegelradgetriebe 121 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Kegelradgetriebe 121 in einem Hohlraum des Bedienelements 110 benachbart zu der Auflagefläche 112 des Bedienelements 110 angeordnet. Das Kegelradgetriebe 121 weist ein erstes Kegelrad 121a und ein zweites Kegelrad 121b auf, welche miteinander kämmen. Das erste Kegelrad 121a ist in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen horizontal bzw. senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Trägerstruktur 116 angeordnet und das zweite Kegelrad 121b ist im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Kegelrad 121a angeordnet.
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Das erste Kegelrad 121a ist über eine Antriebswelle 137b mit dem Getriebe 118 verbunden. Weiterhin ist das Getriebe 118 über eine Antriebswelle 137a mit einem benachbart zu dem Getriebe 118 angeordneten Elektromotor 120 verbunden. Das Getriebe 118 und der Elektromotor 120 sind in der vorliegenden Ausführungsform an einem unteren Endabschnitt der Trägerstruktur 116 angeordnet, wobei das Getriebe 118 und der Elektromotor außerhalb der Trägerstruktur 116 angeordnet sind. Alternativ können das Getriebe 118 und der Elektromotor 120 beispielsweise innerhalb der Trägerstruktur 116 angeordnet sein.
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Der Elektromotor 120 ist somit dazu ausgebildet, über die Antriebswelle 137a jeweilige (in 3 nicht dargestellte) Getriebeelemente des Getriebes 118 in Drehung zu versetzen. Das Getriebe 118 ist vorzugsweise als Übersetzungsgetriebe ausgebildet. Das Getriebe 118 leitet ein Antriebsmoment über die Antriebswelle 137b an das erste Kegelrad 121a weiter und versetzt dieses somit in Drehung. Die Drehung des ersten Kegelrads 121a bewirkt daher die Drehung des zweiten Kegelrads 121b, welches mit einem Gestänge 139 wirkverbunden ist. Das Gestänge 139 ist koaxial zu dem zweiten Kegelrad 121b angeordnet und durch die Drehung des zweiten Kegelrads 121b ebenfalls in Drehung versetzbar. Das Gestänge 139 ist an dessen jeweiligen axialen Endabschnitten jeweils an eine Innenoberfläche des Bedienelements 110 angebunden bzw. an diesem befestigt und bewirkt somit je nach Drehrichtung des zweiten Kegelrads 121b und des damit verbundenen Gestänges 139 eine Kipp- bzw. Schwenkbewegung des Bedienelements um die Rotationsachse R.
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4 zeigt eine Längsschnittansicht des Bedienelements sowie der mit dem Bedienelement wirkverbundenen Feedbackeinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind das Getriebe 218 und der Elektromotor 220 innerhalb eines Hohlraums des Bedienelements 210 angeordnet. Der Elektromotor 220 und das Getriebe 218 sind vorzugsweise vollständig von dem Bedienelement 210 umschlossen, wobei das Bedienelement 210 lediglich in einem unteren Bereich eine Öffnung aufweist, durch welche die Trägerstruktur 216 geführt ist.
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Der Elektromotor 220 ist an einem axialen Endabschnitt der Trägerstruktur 216 innerhalb des Hohlraums des Bedienelements 210 angeordnet und versetzt das Getriebe 218 über eine Antriebswelle 237a in Bewegung. Das Getriebe 218 ist wiederum mit einer Antriebswelle 237b wirkverbunden, die an einem gegenüberliegenden axialen Endabschnitt mit einer Innenoberfläche des Bedienelements 210 verbunden bzw. an diesem befestigt ist.
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Eine Drehung der Antriebswelle 237b bewirkt somit eine Kipp- bzw. Schwenkbewegung des Bedienelements 210, wobei die Antriebswelle 237b in eine erste Drehrichtung und in eine zweite Drehrichtung drehbar ist, um die Kipp- bzw. Schwenkbewegung des Bedienelements 210 um die Rotationsachse R von einer Nulllage aus in eine erste Richtung und in eine zweite Richtung schwenken zu können.
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Die Anbindung des Getriebes 218 an das Bedienelement 210 kann beispielsweise in anderer geeigneter Weise erfolgen. Beispielsweise ist denkbar, dass ein Hohlrad des als Planetengetriebe ausgebildeten Getriebes 218 direkt im Bedienelement 210 sitzt und damit eine gesonderte Anbindung des Getriebes 218 an das Bedienelement 210 entfallen kann.
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5 zeigt eine Querschnittsansicht des Bedienelements sowie der mit dem Bedienelement wirkverbundenen Feedbackeinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Feedbackeinrichtung 314 mittels eines Pleuelgetriebes realisiert. Hierzu ist vorzugsweise in einem unteren Bereich bzw. an einem unteren Endabschnitt der Trägerstruktur 316 eine Motor/Getriebeeinheit 318, 320 bestehend aus Elektromotor 320 und Getriebe 318 angeordnet. Das Getriebe 318 treibt über eine Antriebswelle 327 ein Parallelkurbelgetriebe 328 an. Das Parallelkurbelgetriebe 328 ist in einem Innenraum der Trägerstruktur 316 in Erstreckungsrichtung der Trägerstruktur 316 angeordnet und ist mit einem Gestänge 329 verbunden.
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Das Gestänge 329 ist innerhalb eines Innenraums des Bedienelements 310 angeordnet und mit einer oberen Rolle 332a wirkverbunden. Die obere Rolle 332a wiederum ist mit einem Verbindungselement 330 verbunden, das an einem axialen Endabschnitt an eine Innenoberfläche des Bedienelements 310 befestigt ist, sodass eine Drehung der oberen Rolle 332a eine Auslenkung des Bedienelements 310 bewirkt. Je nach Drehrichtung der oberen Rolle 332a kann somit eine Auslenkung des Bedienelements 310 in eine gewünschte Richtung bzw. ein Verschwenken des Bedienelements 310 in eine gewünschte Richtung um die Rotationsachse R durchgeführt werden.
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6 zeigt eine Querschnittsansicht des Bedienelements sowie der mit dem Bedienelement wirkverbundenen Feedbackeinrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Feedbackeinrichtung 414 ist in der vorliegenden Ausführungsform durch ein Seilzuggetriebe ausgeführt. Hierbei ist vorzugsweise an einem unteren Endabschnitt bzw. unterhalb der Trägerstruktur 416 der Elektromotor 420 und das mit dem Elektromotor 420 in Wirkverbindung stehende Getriebe 418 angeordnet. Das Getriebe 418 ist über eine Antriebswelle 434 mit einer unteren Rolle 432b verbunden, sodass eine Drehung bzw. ein Antriebsmoment des Getriebes 418 auf die untere Rolle angewendet wird.
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Die untere Rolle 432b ist über ein Seil 433, welches innerhalb der Trägerstruktur 416 angeordnet ist, mit einer in einem Innenraum des Bedienelements 410 angeordneten oberen Rolle wirkverbunden. Insbesondere ist das Seil um einen Außenumfang der unteren Rolle 432b und der oberen Rolle 432a gespannt, sodass eine Drehung der unteren Rolle 432b über das Seil 33 eine Drehung der oberen Rolle 432a bewirkt. Die obere Rolle 432a ist über ein Verbindungselement 431 mit einer Innenoberfläche des Bedienelements 410 verbunden, sodass die Drehung der oberen Rolle 432a je nach Drehrichtung eine Auslenkung des Bedienelements in eine entsprechende Richtung bewirkt.
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Überdies ist im Bereich der unteren Rolle 432b eine Klemmeinrichtung 436a angeordnet, welche dazu ausgebildet ist, das Seil 433 mit der unteren Rolle 432b fest zu verbinden, um ein Durchrutschen des Seils 433 zu vermeiden. Ebenso ist im Bereich der oberen Rolle 432a eine solche Klemmeinrichtung 436b angeordnet.
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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.
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Beispielsweise können eine Form, Abmessung und/oder eine Beschaffenheit der Komponenten der Bedienanordnung 1 für das Steer-by-Wire Lenksystems des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Bedienelements und/oder der Feedbackeinrichtung abgeändert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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