DE102019209680A1 - Aktuatoreinheit für ein lenkrad eines fahrzeugs - Google Patents

Aktuatoreinheit für ein lenkrad eines fahrzeugs Download PDF

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DE102019209680A1
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steering
steering wheel
gear set
actuator unit
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DE102019209680.8A
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English (en)
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Rajesh Kumar Choudhary
Venkatachalam Veerasami
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Robert Bosch GmbH
Bosch Global Software Technologies Pvt Ltd
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Robert Bosch GmbH
Robert Bosch Engineering and Business Solutions Pvt Ltd
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Abstract

Die Ausführungsformen hierin stellen eine Aktuatoreinheit 100 für ein Lenkrad 110 eines Fahrzeugs bereit. Die Aktuatoreinheit 100 umfasst eine Lenkwelle 122, die in einem Gehäuse 116 positioniert ist. Eine Lenksäule ist zwischen dem Gehäuse 116 und der Lenkwelle 122 positioniert. Weiterhin ist ein Motor 102 mit einer Eingangswelle 408 mechanisch gekoppelt und eine Ausgabewählvorrichtung ist dazu ausgeführt, eine Kippbewegung oder eine Teleskopbewegung des Lenkrads 110 zu wählen. Die Aktuatoreinheit 100 ist durch mindestens zwei Planetenradsätze gekennzeichnet, einen ersten Zahnradsatz 106 und einen zweiten Zahnradsatz 108, die in Kaskadenschaltung und zwischen einer Rotorwelle 104 und der Eingangswelle 408 gekoppelt sind. Die mindestens zwei Planetenradsätze sind dazu ausgeführt, ein Lenkgefühlmoment und/oder eine Kippbewegung und/oder eine Teleskopbewegung auf das Lenkrad 110 zu übertragen.

Description

  • Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aktuatoreinheit für ein Lenkrad eines Fahrzeugs.
  • Hintergrund der Erfindung:
  • Nach US2013160597 des Stands der Technik wird eine Lenkvorrichtung offenbart. Die Lenkvorrichtung umfasst Folgendes: einen Neigungswinkeleinstellmechanismus; einen Teleskopmechanismus und einen Antriebsmechanismus. Der Antriebsmechanismus umfasst Folgendes: ein Drehglied, das durch einen Motor gedreht wird; ein Getriebeglied, das mit dem Neigungswinkeleinstellmechanismus gekoppelt ist; und einen Wählmechanismus, der eine Position des Drehglieds ändert. Das Drehglied weist einen Vorsprung auf, der zu dem Getriebeglied vorragt, und das Getriebeglied weist eine Vertiefung auf, in die der Vorsprung eingeführt wird. Der Wählmechanismus führt durch Bewegen des Drehglieds in eine Kopplungsposition den Vorsprung in die Vertiefung ein und entfernt durch Bewegen des Drehglieds in eine Nichtkopplungsposition den Vorsprung aus der Vertiefung.
  • Figurenliste
  • Eine Ausführungsform der Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die folgenden beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
    • 1 stellt eine Aktuatoreinheit für ein Lenkrad eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
    • 2 stellt eine erste Ansicht einer Aktuatoranordnung für das Lenkrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
    • 3 stellt eine zweite Ansicht der Aktuatoranordnung für das Lenkrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
    • 4 stellt das Lenkrad der Aktuatoreinheit in einer ausgezogenen Position gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar;
    • 5 stellt das Lenkrad der Aktuatoreinheit in einer Zwischenposition gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, und
    • 6 stellt das Lenkrad der Aktuatoreinheit in einer verstauten Position gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen:
  • 1 stellt eine Aktuatoreinheit für ein Lenkrad eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Aktuatoreinheit 100, die auch als Lenkradaktuator (SWA - Steering Wheel Actuator) bekannt ist, umfasst ein Gehäuse 116 und eine Lenkwelle 122, die in dem Gehäuse 116 positioniert ist. Ein äußeres Ende der Lenkwelle 122 ist mit dem Lenkrad 110 verbunden. Die Lenkwelle 122 ist außerhalb des Gehäuses 116 ausziehbar. Eine Lenksäule, die ein inneres Rohr 120 und ein äußeres Rohr 118 umfasst, ist um die Lenkwelle 122 herum angeordnet. Die Lenksäule ist zwischen dem Gehäuse 116 und der Lenkwelle 122 positioniert. Die Lenkwelle 122 ist ein Hohlkörper und kann als Teil der Lenksäule betrachtet werden. Eine Eingangswelle 408 (in 4 gezeigt) ist in dem hohlen Teil der Lenkwelle 122 von einem inneren Ende der Lenkwelle 122 aus verbaut. In der Eingangswelle 408 ist ein Torsionsstab 410 untergebracht (in 4 gezeigt). Weiterhin ist ein Motor 102 mit der Eingangswelle 408 mechanisch gekoppelt und eine Ausgabewählvorrichtung ist dazu ausgeführt, eine Kippbewegung oder eine Teleskopbewegung des Lenkrads 110 zu wählen. Die Aktuatoreinheit 100 ist durch mindestens zwei Planetenradsätze (in gestrichelten Kästen gezeigt) gekennzeichnet, die einen ersten Zahnradsatz 106 und einen zweiten Zahnradsatz 108 umfassen, die in Kaskadenschaltung und zwischen einer Rotorwelle 104 des Motors 102 und der Eingangswelle 408 gekoppelt sind. Die mindestens zwei Planetenradsätze sind dazu ausgeführt, ein Lenkgefühlmoment und/oder eine Kippbewegung und/oder eine Teleskopbewegung auf das Lenkrad 110 zu übertragen. Eine erste Ausgangseinheit 402 (in 4 in gestricheltem Kasten gezeigt) und eine zweite Ausgangseinheit 412 (in 4 in gestricheltem Kasten gezeigt) sind in 1 zur Erleichterung des Verständnisses weggelassen worden, und selbiges wird bei der Beschreibung von 4 erläutert. Eine Teleskopbewegung entspricht dem Ausziehen bzw. Einziehen der Lenksäule und/oder der Lenkwelle 122.
  • Das Lenkrad 110 ist in einer Verstauungsposition oder einer Zwischenposition oder der ausgezogenen Position positioniert. Die Verstauungsposition und eine ausgezogene Position sind die beiden Extrempositionen des Lenkrads 110. Die Zwischenposition ist eine beliebige Position zwischen der Verstauungsposition und der ausgezogenen Position.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verstauungsposition des Lenkrads 110 während eines Modus des autonomen Fahrens des Fahrzeugs einstellbar. Alternativ dazu wird die Verstauungsposition in einem beliebigen anderen Zustand neben dem Modus des autonomen Fahrens, wie z. B. unter anderem einem Modus des automatischen Parkens, verwendet. Die Verstauungsposition sorgt für mehr Freiraum für den Fahrer, da das Lenkrad 110 in Kontakt mit dem Armaturenbrett ist. Alternativ dazu passt das Lenkrad 110 in der Verstauungsposition in eine entsprechende Nut, die in dem Armaturenbrett zur Verfügung steht. Die Verstauungsposition ist auch während des manuellen Fahrens verfügbar.
  • 2 stellt eine erste Ansicht einer Aktuatoranordnung für das Lenkrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die Aktuatoranordnung 200 umfasst den Motor 102, der mit den zwei Planetenradsätzen, dem ersten Zahnradsatz 106 und dem zweiten Zahnradsatz 108, gekoppelt ist. Die zwei Planetenradsätze sind in Kaskaden- oder Reihenschaltung (einer nach dem andern) miteinander gekoppelt. Ein Ausgang des ersten Zahnradsatzes 106 ist der Eingang für den zweiten Zahnradsatz 108. Der erste Zahnradsatz 106 umfasst ein erstes Sonnenrad 212, mindestens zwei erste Planetenräder 214, ein erstes Hohlrad 216 und einen ersten Träger 218. Der erste Träger 218 ist mit den mindestens zwei ersten Planetenrädern 214 gekoppelt. Gleichermaßen umfasst der zweite Zahnradsatz 108 ein zweites Sonnenrad 222, mindestens zwei zweite Planetenräder 224, ein zweites Hohlrad 226 und einen zweiten Träger 228. Der zweite Träger 228 ist mit den mindestens zwei zweiten Planetenrädern 224 gekoppelt.
  • Weiterhin umfasst eine Ausgabewählvorrichtung eine erste Wählvorrichtung 112 und eine zweite Wählvorrichtung 114, die für den ersten Zahnradsatz 106 bzw. den zweiten Zahnradsatz 108 vorgesehen sind. Die erste Wählvorrichtung 112 umfasst einen ersten Aktuator, wie z. B. einen Solenoid oder Motor, der die jeweiligen Verbindungsglieder oder Zahnräder zum Beenden/Abbremsen der Drehung des ersten Hohlrads 216 und des ersten Trägers 218 des ersten Zahnradsatzes 106 steuert. Gleichermaßen umfasst die zweite Wählvorrichtung 114 einen zweiten Aktuator, wie z. B. einen Solenoid oder Motor, der die jeweiligen Verbindungsglieder oder Zahnräder zum Beenden/Abbremsen der Drehung des zweiten Hohlrads 226 und des zweiten Trägers 228 des zweiten Zahnradsatzes 108 steuert. Bei einer Ausführungsform ist es möglich, eine einzige Ausgabewählvorrichtung zum Steuern der Zahnräder des ersten Zahnradsatzes 106 und des zweiten Zahnradsatzes 108 zu verwenden.
  • 3 stellt eine zweite Ansicht der Aktuatoranordnung für das Lenkrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In der zweiten Ansicht ist lediglich die erste Wählvorrichtung 112 sichtbar, während die zweite Wählvorrichtung 114 verdeckt ist, da sie sich auf der gegenüberliegenden Seite der ersten Wählvorrichtung 112 befindet. Ferner ist ein erstes Ausgangszahnrad 302 in Eingriff mit dem ersten Hohlrad 216 vorgesehen. Gleichermaßen ist ein zweites Ausgangszahnrad 304 in Eingriff mit dem zweiten Hohlrad 226 vorgesehen.
  • Die Ausgabewählvorrichtung wird von einer Steuerung (nicht gezeigt) betätigt. Die Steuerung empfängt einen Befehl von dem Fahrer durch Drücken einer Taste für die Kippbewegung und/oder die Teleskopbewegung. Eine Taste für Kippbewegung, Teleskopbewegung ist an einem Armaturenbrett oder an dem Lenkrad 110 des Fahrzeugs vorgesehen. Die Steuerung kann mit einer Benutzervorrichtung, wie z. B. einem Smartphone, zur entfernten oder drahtlosen Steuerung der Kippbewegung und/oder der Teleskopbewegung des Lenkrads 110 verbunden werden.
  • 4 stellt das Lenkrad der Aktuatoreinheit in einer ausgezogenen Position gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 4 ist eine schematische Darstellung der Aktuatoreinheit 100 und soll nicht als Einschränkung aufgefasst werden. Ein erster Zahnradeingriff stellt gemäß der Beschreibung/Ausführung das Lenkgefühlmoment bereit. Der erste Zahnradeingriff umfasst, dass die Rotorwelle 104 mit einem ersten Sonnenrad 212 des ersten Zahnradsatzes 106 gekoppelt ist und ein erster Träger 218 die ersten Planetenräder 214 mit einem zweiten Sonnenrad 222 des zweiten Zahnradsatzes 108 koppelt. Ein zweiter Träger 228 des zweiten Zahnradsatzes 108 koppelt die zweiten Planetenräder 224 mit der Eingangswelle 408. Weiterhin werden das erste Hohlrad 216 und das zweite Hohlrad 226 stationär gehalten oder wird ihre Drehung durch die erste Wählvorrichtung 112 bzw. die zweite Wählvorrichtung 114 verhindert. Der erste Zahnradeingriff erfolgt standardmäßig immer dann, wenn ein Fahrer das Fahrzeug lenkt. Der erste Zahnradeingriff wird dahingehend eingesetzt, für das Gefühl des Lenkens, das dem Gefühl des Lenkens bei einem mechanischen Lenkrad 110 ähnelt, zu sorgen. Wenn ein Fahrer das Fahrzeug unter Verwendung des Lenkrads 110 lenkt, stellt der Motor 102 ein Lenkgefühl für den Fahrer, der das Lenkrad 110 hält, durch Entgegenwirken der Drehung des Lenkrads 110 durch den ersten Zahnradeingriff bereit. Der erste Zahnradeingriff ist für weitere verschiedene Positionen des Lenkrads 110 anwendbar.
  • Die Steuerung empfängt das von einem Drehmomentsensor, der um den Torsionsstab 410 herum positioniert ist, detektierte Signal. Somit wird, wenn das Lenkrad 110 von dem Fahrer gedreht wird, dass Drehmoment auf den Torsionsstab 410 übertragen. Dann erzeugt der Drehmomentsensor ein entsprechendes Ausgangssignal. Die Steuerung steuert/betreibt zur Bereitstellung des Lenkgefühlmoments den Motor 102 entsprechend. Die Steuerung empfängt das angelegte Drehmoment von einem Drehmomentsensor, der um den Torsionsstab 410 herum positioniert ist.
  • In 4 sind auch eine erste Ausgangseinheit 402 und eine zweite Ausgangseinheit 412 vorgesehen, die in 1 weggelassen wurden. Die erste Ausgangseinheit 402 und die zweite Ausgangseinheit 412 sind für die Kippbewegung bzw. die Teleskopbewegung des Lenkrads 110 vorgesehen. Die erste Ausgangseinheit 402 ist dazu ausgeführt, für die Kippbewegung selektiv mit dem ersten Zahnradsatz 106 in Eingriff gebracht zu werden, und die zweite Ausgangseinheit 412 ist dazu ausgeführt, für die Teleskopbewegung selektiv mit dem zweiten Zahnradsatz 108 in Eingriff gebracht zu werden.
  • Die erste Ausgangseinheit 402 umfasst das erste Ausgangszahnrad 302, eine erste Schraubstange 404 und eine erste Buchse 406. Die erste Buchse 406 ist über das Gewinde an der ersten Schraubstange 404 bewegbar. Das erste Ausgangszahnrad 302 wird in Eingriff mit und zwischen dem ersten Zahnradsatz 106 und der ersten Schraubstange 404 gehalten. Gleichermaßen umfasst die zweite Ausgangseinheit 412 das zweite Ausgangszahnrad 304, eine zweite Schraubstange 414 und eine zweite Buchse 416. Die zweite Buchse 416 ist über das Gewinde der zweiten Schraubstange 414 bewegbar. Das zweite Ausgangszahnrad 304 wird in Eingriff mit und zwischen dem zweiten Zahnradsatz 108 und der zweiten Schraubstange 414 gehalten. Die Enden der ersten Schraubstange 404 und der zweiten Schraubstange 414 werden an dem Körper der Aktuatoreinheit 100 gehalten. Sowohl die erste Buchse 406 als auch die zweite Buchse 416 umfassen Innengewinde zum Bewegen auf der ersten Schraubstange 404 bzw. der zweiten Schraubstange 414.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Kippbewegung des Lenkrads 110 von der Aktuatoranordnung 200 durch einen zweiten Zahnradeingriff erzielt/übertragen. Wenn eine Anforderung der Kippbewegung des Lenkrads 110 durch den Fahrer erfolgt, betätigt die Steuerung die Ausgabewählvorrichtung dahingehend, den zweiten Zahnradeingriff zu erreichen, d. h. die erste Wählvorrichtung 112 und die zweite Wählvorrichtung 114 werden dahingehend betätigt, den ersten Träger 218 und den zweiten Zahnradsatz 108 stationär zu halten. Der zweite Zahnradeingriff umfasst, dass die Rotorwelle 104 mit dem ersten Sonnenrad 212 des ersten Zahnradsatzes 106 gekoppelt ist und das erste Hohlrad 216 mit dem ersten Ausgangszahnrad 302 gekoppelt ist, das wiederum mit der ersten Schraubstange 404 der ersten Ausgangseinheit 402 gekoppelt ist. Es wird nun gestattet, dass der Motor 102 die Kippbewegung auf das Lenkrad 110 überträgt. Wenn das erste Ausgangszahnrad 302 durch das erste Hohlrad 216 gedreht wird, dreht sich auch die erste Schraubstange 404. Die Drehung der ersten Schraubstange 404 bewirkt, dass sich die erste Buchse 406 in axialer Richtung entlang der ersten Schraubstange 404 bewegt. Die Richtung der Axialbewegung der ersten Buchse 406 hängt von der Kipprichtung ab. Die Kipprichtung kann von dem Fahrer durch Drücken der Taste gewählt werden. Die Taste oder ein Schalter ist an dem Armaturenbrett des Fahrzeugs oder an dem Lenkrad 110 selbst zur Verfügung gestellt. Die Kippbewegung ist auch für Kippen/Neigen in Lateralrichtung anwendbar.
  • 5 stellt das Lenkrad der Aktuatoreinheit in einer Zwischenposition gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. 5 ist eine schematische Darstellung der Aktuatoreinheit 100. Die Zwischenposition wird durch die Teleskopbewegung der Lenksäule und der Lenkwelle 122 mithilfe der Aktuatoranordnung 200 erlangt. Die Teleskopbewegung wird durch einen dritten Zahnradeingriff erlangt. Wenn eine Anforderung einer Zwischenposition von dem Fahrer erfolgt, wird der dritte Zahnradeingriff dadurch eingestellt, dass das erste Hohlrad 216 und der zweite Träger 228 durch die erste Wählvorrichtung 112 bzw. die zweite Wählvorrichtung 114 stationär gehalten werden. Wiederum betätigt die Steuerung die erste Wählvorrichtung 112 und die zweite Wählvorrichtung 114. Die Rotorwelle 104 ist mit dem ersten Sonnenrad 212 des ersten Zahnradsatzes 106 gekoppelt, der erste Träger 218 koppelt die ersten Planetenräder 214 mit dem zweiten Sonnenrad 222 des zweiten Zahnradsatzes 108, und das zweite Hohlrad 226 des zweiten Zahnradsatzes 108 ist mit dem zweiten Ausgangszahnrad 304 gekoppelt. Es wird nun gestattet, dass der Motor 102 die Teleskopbewegung auf das Lenkrad 110 überträgt.
  • Nun wird der Vorgang der Teleskopbewegung der Lenksäule und der Lenkwelle 122 in die Zwischenposition beschrieben. Wenn die Zwischen-/eingezogene Position von dem Fahrer gewählt wird, wird der dritte Zahnradeingriff von der Ausgabewählvorrichtung eingestellt. Die zweite Ausgangseinheit 412 wird von dem zweiten Ausgangszahnrad 304 aktiviert. Die Drehung des zweiten Ausgangszahnrads 304 dreht die zweite Schraubstange 414, wodurch eine axiale Bewegung der zweiten Buchse 416 verursacht wird. Die zweite Buchse 416 bewegt sich je nach Drehrichtung der zweiten Schraubstange 414 vor oder zurück. Bei der Einziehbewegung geht ein Ende der zweiten Buchse 416 durch einen Schlitz 424 des äußeren Rohrs 118 hindurch. Der Schlitz 424 ist dahingehend in dem äußeren Rohr 118 vorgesehen, eine Bewegung der zweiten Buchse 416 zu gestatten. Des Weiteren ist ein Riemen 420 an einem Ende an der zweiten Buchse 416 befestigt, und das andere Ende ist an dem inneren Rohr 120 befestigt. Der Riemen 420 ist zwischen dem äußeren Rohr 118 und dem inneren Rohr 120 der Lenksäule positioniert. Während des Einziehens bewegt sich das innere Rohr 120 zunächst aufgrund der Bewegung der zweiten Buchse 416. Somit wird eine gewünschte Position des Lenkrads 110 durch die Bewegung der zweiten Buchse 416 erzielt. Die Bewegung wird bis zum Ende des Schlitzes 424 des äußeren Rohrs 118 fortgesetzt. Am Ende des Schlitzes 424 gelangt die zweite Buchse 416 mit dem äußeren Rohr 120 in Kontakt.
  • Nun gelangt die zweite Buchse 416 bei axialer Bewegung mit dem Ende des Schlitzes 424 in Eingriff, und bewegt/transportiert das äußere Rohr 118 gleitend in derselben axialen Richtung. Dadurch wird die Zwischenposition des Lenkrads 110 gemäß der Fahreranforderung erreicht. Die Zwischenposition wird aufgrund der Bewegung des inneren Rohrs 120 und des äußeren Rohrs 118 erreicht.
  • 6 stellt das Lenkrad der Aktuatoreinheit in einer Verstauungsposition gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In 6 wird die Verstauungsposition des Lenkrads 110 dargestellt. Die Verstauungsposition wird als Fortsetzung des Vorgangs von 5 erzielt. Wie zuvor erwähnt wurde, ist die Verstauungsposition die Extremposition in der Einziehrichtung. Wenn der Fahrer die Verstauungsposition des Lenkrads 110 wählt, bewegt die zweite Buchse 416 weiter das äußere Rohr 118 in der nach innen verlaufenden oder Einziehrichtung, wie in 5 erläutert wird. Wenn sich die zweite Buchse 416 in der Einziehrichtung, d. h. zu dem Motor 102, bewegt, bewegt sich zur gleichen Zeit auch das innere Rohr 120. Die Bewegung endet, wenn das äußere Rohr 118 seine Extremposition in dem Gehäuse 116 erreicht. In der Verstauungsposition befinden sich die Lenksäule und die Lenkwelle 122 komplett in dem Gehäuse 116.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Vorgang des Ausziehens der Lenksäule und/oder der Lenkwelle 122 unter Bezugnahme auf 6 und 5 und 4 in umgekehrter Reihenfolge beschrieben. Das Ausziehen verläuft also entgegengesetzt zu dem Vorgang der in 4 bis 6 erläutert wird. Es wird angenommen, dass das Lenkrad 110 in der Verstauungsposition befindet. Wenn der Fahrer eine Änderung der Position des Lenkrads 110 aus der Verstauungsposition in die Zwischenposition oder die ausgezogene Position anfordert, wird durch die Steuerung durch Einsetzen der angemessenen Ausgabewählvorrichtung der dritte Zahnradeingriff eingestellt. Die Steuerung betätigt dann den Motor 102 und bewegt die zweite Buchse 416 in der nach außen verlaufenden Richtung oder Ausziehrichtung. Das innere Rohr 120 bewegt sich zunächst aufgrund des Eingriffs der zweiten Buchse 416 und des Gleitriemens 420. Der Riemen 420 ist zwischen dem inneren Rohr 120 und dem äußeren Rohr 118 positioniert. Des Weiteren ist ein Ringbund 422 auf einer Innenfläche des äußeren Rohrs 118 zum Eingriff mit dem Riemen 420 während der Teleskopbewegung vorgesehen. Der Riemen 420 wird an einer Einkerbung an dem inneren Rohr 120 gehalten. Alternativ dazu ist der Riemen 420 an dem inneren Rohr 120 fixiert/befestigt. Der Bund 422 wirkt als ein Anschlag für den Riemen 420.
  • Die Bewegung der zweiten Buchse 416 wird in der Ausziehrichtung fortgesetzt. Während des Ausziehens bewegt sich die zweite Buchse 416 in der zu dem Lenkrad 110 verlaufenden Richtung. Die zweite Buchse 416 ist lösbar an dem Riemen 420 befestigt. Wenn sich die zweite Buchse 416 bewegt, bewegt sich auch der Riemen 420. Da der Riemen 420 lösbar mit dem inneren Rohr 120 gehalten wird, bewegt sich das innere Rohr 120 zuerst noch vor dem äußeren Rohr 118. Sobald das innere Rohr 120 seine Extremposition erreicht, gelangt der Riemen 420 mit dem Bund 422 in Kontakt. Nun beginnt, wenn sich die zweite Buchse 416 weiter axial in der Ausziehrichtung bewegt, auch das äußere Rohr 118, sich in derselben Richtung zu bewegen. Das äußere Rohr 118 bewegt sich aufgrund des Eingriffs des Riemens 420 und des Bundes 422. Das äußere Rohr 118, das innere Rohr 120, das Gehäuse 116 und die Lenkwelle 122 werden für eine leichte Gleitbewegung alle mit einem Kugelschieber 418 gehalten. In dem Gehäuse 116 sind geeignete Öffnungen vorgesehen, um zu gestatten, dass die zweite Buchse 416 den Riemen 424 des äußeren Rohrs 118 erreicht und damit in Eingriff gelangt. Die Zwischenposition ist eine beliebige Position des Lenkrads 110, die erlangt wird, bevor das innere Rohr 120 sein Ausziehmaximum erreicht hat oder das äußere Rohr 118 sein Ausziehmaximum erreicht hat. An der Schnittstelle der Lenkwelle 122 und des inneren Rohrs 120 ist auch ein Kugellager vorgesehen.
  • Einfach ausgedrückt wird bei Bewegung der zweiten Buchse 416 in der Ausziehrichtung oder von dem Motor 102 Weg das innere Rohr 120 zuerst bewegt. Sobald das innere Rohr 120 das Ende des Schlitzes 424 oder den Bund 422, der in dem äußeren Rohr 118 vorgesehen ist, erreicht, schiebt die zweite Buchse 416 das äußere Rohr 118 zusammen mit dem inneren Rohr 120 in die gewünschte Position des Lenkrads 110.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein einziger Motor 102, wie z. B. ein permanenterregter Synchronmotor (PMSM - Permanent Magnet Synchronous Motor), mit variierender Drehmomentkapazität für alle SWA- oder EASC-Funktionen (EASC - Electronically Adjustable Steering Column; elektronisch verstellbare Lenksäule) einstellbar. Der Lenkaktuator ermöglicht eine Verstauungslänge von beispielsweise 285 mm mit „Rohr-in-Rohr“-Konzept (inneres Rohr 120 und das äußere Rohr 118) mit einer Säulenlänge von 600 mm. Es sind keine großen Änderungen an der vorhandenen Chassis- oder Rahmen- oder CCB-Struktur (CCB - Cross Car Beam; Querträger) des Fahrzeugs erforderlich. Die Dauer/Präzision beim Verstauen des Lenkrads 110 ist schnell und wird durch den leistungsstarken Motor 102 nicht beeinträchtigt. Die vorliegende Erfindung sorgt des Weiteren für kompaktes in einer Reihe angeordnetes Packaging und reduziert die Nutzung von radialem Raum. Dadurch wird der Freiraum in der radialen Richtung vergrößert.
  • Es versteht sich, dass Ausführungsformen, die in der obigen Beschreibung erläutert werden, lediglich beispielhaft sind und den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht beschränken. Viele derartige Ausführungsformen und andere Modifikationen und Änderungen an der Ausführungsform, die in der Beschreibung erläutert wird, werden in Betracht gezogen. Der Schutzumfang der Erfindung wird lediglich durch den Schutzumfang der Ansprüche beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2013160597 [0002]

Claims (10)

  1. Aktuatoreinheit (100) für ein Lenkrad (110) eines Fahrzeugs, die Folgendes umfasst: ein Gehäuse (116); eine Lenkwelle (122), die in dem Gehäuse (116) positioniert ist, wobei ein äußeres Ende der Lenkwelle (122) mit dem Lenkrad (110) verbunden ist; eine Lenksäule, die ein inneres Rohr (120) und ein äußeres Rohr (118) umfasst und um die Lenkwelle (122) herum angeordnet ist, wobei die Lenksäule zwischen dem Gehäuse (116) und der Lenkwelle (122) positioniert ist; eine Eingangswelle (408), die in der Lenkwelle (122) von einem inneren Ende aus verbaut ist, wobei in der Eingangswelle (408) ein Torsionsstab (410) untergebracht ist; ein Motor (102), der mit der Eingangswelle (408) mechanisch gekoppelt ist, und eine Ausgabewählvorrichtung, die dazu ausgeführt ist, eine Kippbewegung oder eine Teleskopbewegung des Lenkrads (110) zu wählen, gekennzeichnet durch mindestens zwei Planetenradsätze, einen ersten Zahnradsatz (106) und einen zweiten Zahnradsatz (108), die in Kaskadenschaltung und zwischen einer Rotorwelle (104) des Motors (102) und der Eingangswelle (408) gekoppelt sind, wobei die mindestens zwei Planetenradsätze dazu ausgeführt sind, ein Lenkgefühlmoment und/oder eine Kippbewegung und/oder eine Teleskopbewegung auf das Lenkrad (110) zu übertragen.
  2. Aktuatoreinheit (100) nach Anspruch 1, wobei die Lenkwelle (122) in einer Verstauungsposition oder einer Zwischenposition oder einer ausgezogenen Position positioniert ist.
  3. Aktuatoreinheit (100) nach Anspruch 1, wobei ein erster Zahnradeingriff dazu ausgelegt ist, das Lenkgefühlmoment bereitzustellen, wobei der erste Zahnradeingriff umfasst, dass die Rotorwelle (104) mit einem ersten Sonnenrad (212) des ersten Zahnradsatzes (106) gekoppelt ist, ein erster Träger (218) die ersten Planetenräder (214) mit einem zweiten Sonnenrad (222) des zweiten Zahnradsatzes (108) koppelt und ein zweiter Träger (228) des zweiten Zahnradsatzes (108) mit der Eingangswelle (408) gekoppelt ist, wobei ein erstes Hohlrad (216) und ein zweites Hohlrad (226) stationär gehalten werden.
  4. Aktuatoreinheit (100) nach Anspruch 1, wobei eine erste Ausgangseinheit (402) dazu ausgeführt ist, für die Kippbewegung selektiv mit dem ersten Zahnradsatz (106) in Eingriff gebracht zu werden, und eine zweite Ausgangseinheit (412) dazu ausgeführt ist, für die Teleskopbewegung selektiv mit dem zweiten Zahnradsatz (108) in Eingriff gebracht zu werden.
  5. Aktuatoreinheit (100) nach Anspruch 4, wobei die erste Ausgangseinheit (402) ein erstes Ausgangszahnrad (302), eine erste Schraubstange (404) und eine erste Buchse (406) umfasst, wobei das erste Ausgangszahnrad (302) zwischen dem ersten Zahnradsatz (106) und der ersten Schraubstange (404) in Eingriff gehalten wird.
  6. Aktuatoreinheit (100) nach Anspruch 4, wobei die zweite Ausgangseinheit (412) ein zweites Ausgangszahnrad (304), eine zweite Schraubstange (414) und eine zweite Buchse (416) umfasst, wobei das zweite Ausgangszahnrad (304) zwischen dem zweiten Zahnradsatz (108) und der zweiten Schraubstange (414) in Eingriff gehalten wird.
  7. Aktuatoreinheit (100) nach Anspruch 5, wobei ein zweiter Zahnradeingriff dazu ausgelegt ist, die Kippbewegung auf das Lenkrad (110) zu übertragen, wobei der zweite Zahnradeingriff umfasst, dass die Rotorwelle (104) mit einem ersten Sonnenrad (212) des ersten Zahnradsatzes (106) gekoppelt ist, ein erstes Hohlrad (216) durch das erste Ausgangszahnrad (302) mit der ersten Schraubstange (404) gekoppelt ist und der erste Träger (218) zusammen mit dem zweiten Zahnradsatz (108) stationär gehalten wird.
  8. Aktuatoreinheit (100) nach Anspruch 6, wobei ein dritter Zahnradeingriff dazu ausgelegt ist, die Teleskopbewegung auf das Lenkrad (110) zu übertragen, wobei der dritte Zahnradeingriff umfasst, dass die Rotorwelle (104) mit einem ersten Sonnenrad (212) des ersten Zahnradsatzes (106) gekoppelt ist, ein erster Träger (218) die ersten Planetenräder (214) mit einem zweiten Sonnenrad (222) des zweiten Zahnradsatzes (108) koppelt und ein zweites Hohlrad (226) des zweiten Zahnradsatzes (108) mit dem zweiten Ausgangszahnrad (304) gekoppelt ist, wobei das erste Hohlrad (216) und der zweite Träger (228) stationär gehalten werden.
  9. Aktuatoreinheit (100) nach Anspruch 8, wobei die zweite Buchse (416) durch einen Riemen (420), der zwischen einem Schlitz (424) des äußeren Rohrs (118) und dem inneren Rohr (120) der Lenksäule positioniert ist, mit dem inneren Rohr (120) gekoppelt ist.
  10. Aktuatoreinheit (100) nach Anspruch 9, wobei ein Ringbund (422) auf einer Innenfläche des äußeren Rohrs (118) zum Eingriff mit dem Riemen (420) während der Teleskopbewegung vorgesehen ist.
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