DE102017220769A1

DE102017220769A1 - Lenksäule für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017220769A1
Application number: DE102017220769.8A
Authority: DE
Inventors: Eugen Sworowski; Ayshwarya Venkataramanan
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2019-06-06

Abstract

Verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkrad (1), einer Lenkwelle (2) und einem Mantelrohr (3), wobei die Lenkwelle (2) innerhalb des Mantelrohrs (3) axial verstellbar ist,
wobei das Mantelrohr (3) einen ersten Verstellbereich (4) aufweist, in dem die Lenkwelle (2) mit dem Mantelrohr (3) mechanisch über ein Kopplungsbauteil (6) gekoppelt ist, und
wobei das Mantelrohr (3) einen zweiten Verstellbereich (5) aufweist, in dem die Lenkwelle (2) nicht mit dem Mantelrohr (3) mechanisch gekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, welches hochautomatisiert Fahren kann.
Stand der Technik
In bekannten Lenkungen besteht eine mechanische Kopplung zwischen Lenksäule und Lenkgetriebe. Die Drehbewegungen der Lenksäule werden über ein Ritzel auf eine Zahnstange übertragen, welche dann über Spurstangen die Räder des Fahrzeugs verschwenkt. An der Zahnstange kann ein elektrischer Aktuator angeordnet sein, welcher das Lenken unterstützt oder die Zahnstange selbständig bei automatisierten Fahrvorgängen verschiebt.
Das hochautomatisierte Fahren wird sich in Zukunft weiter verbreiten. Dabei steuert ein Computer den elektrischen Aktuator an und kann verschiedene Fahrvorgänge selbst übernehmen. Schon heute bieten Autohersteller verschiedene Level in der Automation in ihren Fahrzeugen an. Die mechanische Kopplung zwischen Lenkgetriebe und Lenksäule führt allerdings dazu, dass, wenn die Zahnstange beim hochautomatisierten Fahren bewegt wird, auch die Lenkwelle und damit das Lenkrad verdreht werden.
Um dies zu verhindern, gibt es bei einer Steer-by-wire Lenkung keine mechanische Kopplung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe. Die Lenkbefehle werden am Lenkrad mit einem Sensor erfasst und elektrisch an das Steuergerät für den Lenkaktuator weitergeleitet. Das System ist allerdings aufwändiger und komplexer da am Lenkrad ein weiteres Steuergerät und ein weiterer elektrischer Aktuator angeordnet sind.
Weiterhin gibt es den Bedarf, dass der Fahrer visuell informiert wird, wenn sich das Fahrzeug in einem automatisierten Fahrbetrieb befindet. Dies kann zum einen auf einem Display im Cockpit angezeigt werden. Zum anderen kann das Lenkrad axial weg vom Fahrer und näher zum Armaturenbrett verstellt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lenksäule ohne zusätzliche Baugruppen bereitzustellen, welche sich in einem automatisierten Fahrbetrieb nicht verdreht, sondern stillsteht.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die Lehre von Anspruch 1 gelöst, indem die Lenkwelle und das Mantelrohr der Lenksäule nur in einem ersten Verstellbereich, dem Komfortverstellbereich, mechanisch gekoppelt sind. Wird die Lenksäule weiter außerhalb des Komfortverstellbereichs in einen zweiten Verstellbereich, dem Verstaubereich, eingefahren, wird die mechanische Kopplung gelöst. Im automatisierten Fahrbetrieb steht das Lenkrad dann still und wird nicht mehr verdreht.
Bekannte Steer-by-Wire Systeme sind in vielen Komponenten zweifach redundant ausgelegt. D.h. es können Fehler auftreten, welche ein zeitnahes Abstellen des Fahrzeugs erfordern. Diese Erfindung weist ein solches Problem erst gar nicht auf, da die mechanische Kopplung auch ein passives Fahren ermöglichen würde.
Eine bevorzugte Ausführungsform wird anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigen:

1 schematisch eine erfindungsgemäße Lenksäule im Komfortverstellbereich
2 schematisch eine erfindungsgemäße Lenksäule im Verstaubereich

In der 1 ist die erfindungsgemäße Lenksäule während des manuellen Fahrbetriebs zu sehen. Auf der Lenkwelle 2 ist das Lenkrad 1 angeordnet. Die Lenkwelle 2 ist in ein Mantelrohr 3 eingeschoben und kann darin verstellt werden. Das Mantelrohr 3 hat dazu einen ersten Verstellbereich 4 (Komfortverstellbereich), in dem der Fahrer die Lenksäule axial entsprechend seiner Körpergröße einstellen kann. Die Lenkwelle 2 ist in dem ersten Verstellbereich 4 mechanisch über ein Kopplungsbauteil 6 mit dem Mantelrohr 3 gekoppelt, so dass die Lenkeingaben am Lenkrad 1 auf das Mantelrohr übertragen werden.
Nicht zu sehen ist in der Figur, dass das Mantelrohr in üblicher Weise beispielsweise über eine Zwischenwelle mit dem Lenkgetriebe verbunden ist.
In der 2 ist die erfindungsgemäße Lenksäule während des hochautomatisierten Fahrbetriebs zu sehen. Das Lenkrad befindet sich in einer Verstauposition außerhalb des Komfortverstellbereichs. Die Lenkwelle 2 ist tiefer in das Mantelrohr 3 eingeschoben. Das Kopplungsbauteil 6 ist nun in einem zweiten Verstellbereich 5, wodurch die Lenkwelle 2 nicht mehr mit dem Mantelrohr 3 mechanisch gekoppelt ist.
Wenn nun beim hochautomatisierten Fahren über das Lenkgetriebe das Mantelrohr verdreht wird, wird diese Bewegung nicht mehr auf die Lenkwelle bzw. das Lenkrad übertragen. Das Lenkrad ist in diesem Fahrmodus weiter weg vom Fahrer und steht still. Weil das Lenkrad tief eingefahren ist, hat der Fahrer mehr Platz und bekommt die Information, dass sich das Fahrzeug im automatisierten Fahrbetrieb befindet.
Wenn der automatisierte Fahrbetrieb beendet ist, wird das Lenkrad 1 wieder in den manuellen Fahrbetrieb versetzt. Dazu wird die Lenkwelle 2 aus dem Mantelrohr 3 verschoben bis sich das Kopplungsbauteil 6 wieder im ersten Verstellbereich 4 befindet. Um ein sicheres Einkoppeln mit dem Mantelrohr 3 zu gewährleisten, kann die Lenkwelle 2 durch eine Feder in einer Mittenposition gehalten werden.
An der Lenksäule kann ein Lenkradwinkelsensor angeordnet sein. Dieser kann die notwendige Mittenposition beim Einkoppeln überwachen. Zudem können durch den Lenkradwinkelsensor während einer automatisierten Fahrt auch Fahrereingaben am Lenkrad erkannt werden. Das System interpretiert die Information entsprechend der Betriebsstrategie und weiterer im Fahrzeug befindlicher Sensoren/Druckknöpfe. Dies könnte z.B. eine Kurskorrektur im autonomen Fahren oder der Wechsel ins manuelle Fahren sein.

Claims

Verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenkrad (1), einer Lenkwelle (2) und einem Mantelrohr (3), wobei die Lenkwelle (2) innerhalb des Mantelrohrs (3) axial verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (3) einen ersten Verstellbereich (4) aufweist, in dem die Lenkwelle (2) mit dem Mantelrohr (3) mechanisch über ein Kopplungsbauteil (6) gekoppelt ist, und dass das Mantelrohr (3) einen zweiten Verstellbereich (5) aufweist, in dem die Lenkwelle (2) nicht mit dem Mantelrohr (3) mechanisch gekoppelt ist.
Verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäule einen Lenkradradwinkelsensor umfasst, wobei sobald der Lenkradradwinkelsensor eine Fahrereingabe erfasst, die Lenkwelle (2) vom zweiten Verstellbereich (5) in den ersten Verstellbereich (4) verschoben wird, oder der Kurs während einer automatisierten Fahrt geändert wird.