DE102020124741A1

DE102020124741A1 - Steering device for a two-track vehicle

Info

Publication number: DE102020124741A1
Application number: DE102020124741.9A
Authority: DE
Inventors: Christoph Behle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2022-03-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein zweispuriges Fahrzeug mit einem steer-by-wire-Lenksystem, das ein Lenksäulenmodul (29) aufweist, das aus einer Lenkhandhabe (31), einer Lenksäule und einem Handaktuator (35) aufgebaut ist, mit dem beim Lenkvorgang eine Kraft-/Wegansteuerung der Lenkhandhabe (31) durchführbar ist, um dem Fahrer eine haptische Rückmeldung über den Lenkvorgang zu vermitteln, wobei die Lenkhandhabe (31) über die Lenksäule (33) momentenübertragend mit dem Handaktuator (35) verbunden ist, wobei das Lenksäulenmodul (29) in einem nach fahrzeugvorne von einem Stirnwand (21) begrenzten Fahrzeuginnenraum (37) angeordnet ist und wobei dem Lenksäulenmodul (29) eine Stelleinheit (41) zugeordnet ist, mittels der die Lenkhandhabe-Position in Abhängigkeit von Ergonomiekriterien und/oder Gestaltungskriterien zwischen einer fahrzeugvorderen Endstellung und einer fahrzeughinteren Endstellung verstellbar ist. Erfindungsgemäß ist das Lenksäulenmodul (29) als komplette Baueinheit von der Stelleinheit (41) verstellbar, wobei das Lenksäulenmodul (29) über einen horizontalen Stellweg (Δy) verstellt wird, über den die Lenksäulenachse (L) achsparallel verschoben wird.The invention relates to a steering device for a two-track vehicle with a steer-by-wire steering system that has a steering column module (29) that is made up of a steering handle (31), a steering column and a manual actuator (35), with which during the steering process a force/path control of the steering handle (31) can be carried out in order to give the driver haptic feedback about the steering process, the steering handle (31) being connected to the manual actuator (35) via the steering column (33) in a torque-transmitting manner, the steering column module (29) is arranged in a vehicle interior (37) delimited at the vehicle front by a bulkhead (21) and wherein the steering column module (29) is assigned an actuating unit (41) by means of which the steering handle position depending on ergonomic criteria and/or design criteria between a vehicle front end position and a vehicle rear end position is adjustable. According to the invention, the steering column module (29) can be adjusted as a complete structural unit by the actuating unit (41), the steering column module (29) being adjusted over a horizontal adjustment path (Δy), over which the steering column axis (L) is shifted parallel to the axis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein zweispuriges Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Fahrzeug mit einer solchen Lenkvorrichtung nach dem Anspruch 6 sowie ein Verfahren zum Verstellen eines Lenksäulenmoduls der Lenkvorrichtung nach Anspruch 7.The invention relates to a steering device for a two-track vehicle according to the preamble of claim 1, a vehicle with such a steering device according to claim 6 and a method for adjusting a steering column module of the steering device according to claim 7.

Bei einem steer-by-wire-Lenksystem ist keine mechanische Verbindung zwischen der Lenkhandhabe und dem Lenkgetriebe vorhanden. Im steer-by-wire-Lenksystem ist eine vollständige elektronische Kraft- und Wegansteuerung von sowohl der Lenkhandhabe als auch den gelenkten Fahrzeugrädern realisiert. Hierzu weist das Lenksystem unter anderem einen Lenksensor, der die Drehposition und/oder eine Drehbetätigung der Lenkhandhabe als einen Lenkbefehl erfasst und ein Steuergerät auf, mit dem in Abhängigkeit vom erfassten Lenkbefehl ein elektromechanischer Lenkgetriebeaktuator elektrisch ansteuerbar ist, um den jeweiligen Lenkwinkel der gelenkten Fahrzeugräder einzustellen. Zudem ist ein elektromechanischer Handaktuator vorgesehen, mit dem eine Kraft-/Wegansteuerung der Lenkhandhabe erfolgt, um dem Fahrer eine haptische Rückmeldung vom vorgenommenen Lenkvorgang zu vermitteln.In a steer-by-wire steering system, there is no mechanical connection between the steering handle and the steering gear. In the steer-by-wire steering system, a complete electronic force and path control of both the steering handle and the steered vehicle wheels is implemented. For this purpose, the steering system has, among other things, a steering sensor that detects the rotational position and/or a rotational actuation of the steering handle as a steering command, and a control unit with which, depending on the detected steering command, an electromechanical steering gear actuator can be electrically controlled in order to set the respective steering angle of the steered vehicle wheels . In addition, an electromechanical manual actuator is provided, with which a force/path control of the steering handle takes place in order to give the driver haptic feedback on the steering operation that has been carried out.

Eine gattungsgemäße Lenkvorrichtung mit steer-by-wire-Lenksystem weist ein Lenksäulenmodul auf, das auf der Lenkhandhabe, einer Lenksäule und dem Handaktuator aufgebaut ist. Die Lenkhandhabe ist über die Lenksäule momentenübertragend mit dem Handaktuator verbunden. Das Lenksäulenmodul ist in Einbaulage in einem nach fahrzeugvorne von einer Stirnwand begrenzten Fahrzeuginnenraum angeordnet. In gängiger Praxis sind die Lenkhandhabe, die Lenksäule und der Handaktuator in Axialrichtung hintereinander entlang einer Lenksäulenachse ausgerichtet. Diese weist eine Achsausrichtung auf, bei der die Lenksäulenachse in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeugvorne mit einem Lenksäulenwinkel nach fahrzeugunten geneigt ist.A generic steering device with a steer-by-wire steering system has a steering column module that is built on the steering handle, a steering column and the manual actuator. The steering handle is connected to the manual actuator via the steering column in a torque-transmitting manner. In the installed position, the steering column module is arranged in a vehicle interior bounded at the vehicle front by a bulkhead. In current practice, the steering handle, steering column, and hand actuator are axially aligned one behind the other along a steering column axis. This has an axis orientation in which the steering column axis is inclined in the vehicle longitudinal direction towards the front of the vehicle with a steering column angle downwards in the vehicle.

In der gattungsgemäßen Lenkvorrichtung ist dem Lenksäulenmodul eine Stelleinheit zugeordnet, mittels der die Lenkhandhabe-Position in Abhängigkeit von Ergonomiekriterien zwischen einer fahrzeugvorderen Endstellung und einer fahrzeughinteren Endstellung verstellbar ist. Beispielhaft kann der Fahrer die Lenkhandhabe in eine beliebige, ergonomisch günstige Komfortposition zwischen den beiden Endstellungen verstellen.In the steering device of the generic type, the steering column module is assigned an actuating unit, by means of which the steering handle position can be adjusted between a vehicle front end position and a vehicle rear end position depending on ergonomic criteria. For example, the driver can adjust the steering handle to any ergonomically favorable comfort position between the two end positions.

Die Stelleinheit ist in der gattungsgemäßen Lenkvorrichtung als eine im Lenksäulenmodul integrierte Teleskop-Anordnung realisiert, bei der die Lenksäule zweiteilig mit zwei zueinander koaxial ausgerichteten Wellenabschnitten aufgebaut ist, die zueinander teleskopartig sowie koaxial verstellbar sind, so dass der Fahrer die Lenkhandhabe in eine ergonomisch günstige Komfortposition verstellen kann. Das Lenksäulenmodul mit der darin integrierten Teleskopanordnung ist am Modulquerträger des Fahrzeugs fest angebunden und wirkt darüber hinaus im Crashfall als ein Airbag-Widerlager (bzw. Abstützbasis), um bei einer Aktivierung des Lenkrad-Airbags einen einwandfreien Kraftaufbau für den Airbagschuss zu gewährleisten. Die im Lenksäulenmodul integrierte Teleskop-Anordnung ist mit einem hohen axialen Bauraumbedarf verknüpft, so dass ein Bauraumkonflikt zwischen dem Lenksäulenmodul und der Stirnwand besteht. Zudem muss konstruktiv aufwendig verhindert werden, dass im Crashfall ein Stirnwand-Crashbereich in den Fahrzeuginnenraum hinein intrudiert und dabei in kraftübertragendem Kontakt mit dem Längssäulenmodul kommt.The control unit is implemented in the generic steering device as a telescopic arrangement integrated in the steering column module, in which the steering column is constructed in two parts with two mutually coaxially aligned shaft sections, which can be telescopically and coaxially adjusted in relation to one another, so that the driver can move the steering handle into an ergonomically favorable comfortable position can adjust. The steering column module with the telescopic arrangement integrated in it is firmly attached to the module cross member of the vehicle and, in the event of a crash, also acts as an airbag abutment (or support base) in order to ensure a perfect build-up of force for the airbag to fire when the steering wheel airbag is activated. The telescopic arrangement integrated in the steering column module is associated with a high axial space requirement, so that there is a space conflict between the steering column module and the bulkhead. In addition, in the event of a crash, it must be prevented in a structurally complex manner that a bulkhead crash area intrudes into the vehicle interior and thereby comes into force-transmitting contact with the longitudinal pillar module.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lenkvorrichtung für ein zweispuriges Fahrzeug bereitzustellen, bei der das Lenksäulenmodul mit reduziertem Bauraumbedarf sowie konstruktiv einfach unter Berücksichtigung der obigen Crashanforderung im Fahrzeug verbaut werden kann.The object of the invention is to provide a steering device for a two-lane vehicle in which the steering column module can be installed in the vehicle with reduced installation space requirements and in a structurally simple manner, taking into account the above crash requirements.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1, 6 oder 7 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1, 6 or 7. Preferred developments of the invention are disclosed in the dependent claims.

Die Erfindung geht von dem Sachverhalt aus, dass speziell bei einem autonom betreibbaren Fahrzeug sämtliche Airbag-Einrichtungen zum Schutz des Fahrers nicht mehr im Cockpit oder im Lenkrad integriert sind, sondern vielmehr davon unabhängig im Fahrersitz integriert sind. Von daher besteht kein Erfordernis mehr, das Lenksäulenmodul mit einer Teleskop-Anordnung auszulegen, die im Crashfall als Widerlager für einen sich entfaltenden Lenkrad-Airbag wirken könnte. Somit ergeben sich zusätzliche Freiheitsgrade bei der Realisierung der Stelleinheit.The invention is based on the fact that, especially in a vehicle that can be operated autonomously, all airbag devices for protecting the driver are no longer integrated in the cockpit or in the steering wheel, but rather are integrated independently of them in the driver's seat. Therefore, there is no longer a need to design the steering column module with a telescopic arrangement that could act as an abutment for an unfolding steering wheel airbag in the event of a crash. This results in additional degrees of freedom in realizing the control unit.

Vor diesem Hintergrund wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die Stelleinheit nicht mehr als eine Teleskop-Anordnung realisiert, bei der die Lenksäulen-Abschnitte zueinander koaxial teleskopierbar sind. Vielmehr wird erfindungsgemäß eine Stelleinheit bereitgestellt, die das Lenksäulenmodul als komplette Baueinheit verstellt. Das Lenksäulenmodul ist dabei über einen horizontalen Stellweg verstellbar. Erfindungsgemäß werden also nicht mehr Lenksäulen-Abschnitte zueinander koaxial teleskopiert, sondern vielmehr die Lenksäulenachse achsparallel über den horizontalen Stellweg verschoben. In diesem Fall kann die Aktuatorik der Stelleinheit bevorzugt in einem Bauraum oberhalb der Lenksäule (das heißt in Richtung Scheibenquerträger) genutzt werden. Erfindungsgemäß werden sowohl die Lenkhandhabe, die Lenksäule als auch der Handaktuator, die die Komponenten des Lenksäulenmoduls bilden, zueinander bewegungsgekoppelt verstellt.Against this background, according to the characterizing part of claim 1, the actuating unit is no longer implemented as a telescopic arrangement in which the steering column sections can be telescoped coaxially with one another. Rather, according to the invention, an adjustment unit is provided which adjusts the steering column module as a complete structural unit. The steering column module can be adjusted via a horizontal adjustment path. According to the invention, steering column sections are no longer telescoped coaxially with one another, but rather the steering column axis is shifted axially parallel over the horizontal adjustment path. In this case, the actuators of the control unit can preferably be used in a space above the steering column (that is, in the direction of the windscreen cross member). According to the invention who which both the steering handle, the steering column and the manual actuator, which form the components of the steering column module, are moved in a motion-coupled manner.

In einer technischen Umsetzung sind die Handhabe, die Lenksäule und der Handaktuator des Lenksäulenmoduls in Axialrichtung hintereinander entlang der Lenksäulenachse angeordnet. Aufgrund geometrischer Vorgaben weist die Lenksäulenachse in gängiger Praxis eine vordefinierte Achsausrichtung auf, bei der die Lenksäulenachse in der Fahrzeuglängsrichtung nach fahrzeugvorne mit einem Lenksäulenwinkel nach fahrzeugunten geneigt ist. Die Achsausrichtung der Lenksäulenachse bleibt während des Stellvorgangs unverändert.In a technical implementation, the handle, the steering column and the manual actuator of the steering column module are arranged one behind the other in the axial direction along the steering column axis. Due to geometric specifications, the steering column axis has a predefined axis alignment in common practice, in which the steering column axis is inclined toward the front of the vehicle in the longitudinal direction of the vehicle with a steering column angle toward the bottom of the vehicle. The axis alignment of the steering column axis remains unchanged during the adjustment process.

Erfindungsgemäß kann auf die Axialrichtung zwischen dem Handaktuator und der Lenkhandhabe geschalteten Teleskop-Anordnung verzichtet werden. Entsprechend reduziert sich der Bauraumbedarf des Lenksäulenmoduls in Axialrichtung, wodurch kein Bauraumkonflikt mehr zwischen dem Lenksäulenmodul und der Stirnwand besteht.According to the invention, the telescopic arrangement connected in the axial direction between the manual actuator and the steering handle can be dispensed with. The space required for the steering column module in the axial direction is correspondingly reduced, as a result of which there is no longer any space conflict between the steering column module and the bulkhead.

In der Fahrzeughochrichtung unterhalb der Lenksäule kann erfindungsgemäß ein freier Deformationsraum bereitgestellt sein. Im Crashfall, insbesondere mit geringer seitlicher Überdeckung, kann ein kritischer Stirnwand-Crashbereich in diesen freien Deformationsraum hinein intrudieren, und zwar ohne crashkraftübertragendem Kontakt mit dem Lenksäulenmodul. Von daher werden keine Crashkräfte dem Stirnwand-Crashbereich in das Lenksäulenmodul übertragen.According to the invention, a free deformation space can be provided in the vertical direction of the vehicle below the steering column. In the event of a crash, particularly with little lateral overlap, a critical bulkhead crash area can intrude into this free deformation space, specifically without contact with the steering column module that transmits crash forces. Therefore, no crash forces are transferred from the bulkhead crash area to the steering column module.

Das Lenksäulenmodul ist - unter Zwischenschaltung der Stelleinheit - an einer Anbindungsstelle am Modulquerträger des Fahrzeugs angebunden. Zudem ist das Lenksäulenmodul in einem Cockpit integriert, das ebenfalls vom Modulquerträger getragen wird.The steering column module is connected to a connection point on the module cross member of the vehicle - with the positioning unit being interposed. In addition, the steering column module is integrated in a cockpit, which is also carried by the module cross member.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann das Fahrzeug in einer autonomen Betriebsart betrieben werden. Bei aktivierter autonomer Fahrbetriebsart übernimmt der Fahrer keine Fahraufgabe und ist kein fahrerseitiger Zugriff auf die Lenkhandhabe und auf die Fahrzeugbremse erforderlich. In diesem Fall kann die nicht mehr für den Fahrbetrieb erforderliche Lenkhandhabe selbsttätig in eine Nichtgebrauchslage verstellt werden, sofern ein autonomer Fahrbetrieb aktiviert ist, und zwar mit folgender Verstell-Kinematik: So kann das Lenksäulenmodul von der Stelleinheit bis in seine fahrzeugvordere Endstellung verbracht werden. Von dort kann das Lenksäulenmodul in einer vertikalen Stellrichtung bis in eine fahrzeuguntere Nichtgebrauchslage verstellt werden. In der fahrzeugunteren Nichtgebrauchslage kann das Lenksäulenmodul gegebenenfalls zumindest teilweise im Deformationsraum angeordnet sein, da in einem Crashfall kein Zugriff auf die Lenkhandhabe vorliegt und daher gegebenenfalls ein crashkraftübertragender Kontakt mit der Lenkhandhabe in Kauf genommen werden kann, ohne den Fahrer zu gefährden.In a preferred embodiment variant, the vehicle can be operated in an autonomous operating mode. When the autonomous driving mode is activated, the driver does not take on any driving tasks and the driver does not need to access the steering handle or the vehicle brakes. In this case, the steering handle that is no longer required for driving can be automatically adjusted to a non-use position, provided autonomous driving is activated, with the following adjustment kinematics: The steering column module can be moved from the control unit to its end position at the front of the vehicle. From there, the steering column module can be adjusted in a vertical adjusting direction down to a non-use position below the vehicle. In the lower non-use position of the vehicle, the steering column module can be arranged at least partially in the deformation space, since in the event of a crash there is no access to the steering handle and therefore contact with the steering handle that transmits crash forces can be accepted without endangering the driver.

Das steer-by-wire-Lenksystem kann zusätzlich zum Handaktuator im Lenksäulenmodul auch einen von der Lenkhandhabe mechanisch entkoppelten Lenkgetriebeaktuator und einen Lenksensor aufweisen. Der Lenksensor erfasst eine Drehposition und/oder eine Drehbetätigung der Lenkhandhabe als einen Lenkbefehl. Eine elektronische Steuereinheit steuert in Abhängigkeit vom erfassten Lenkbefehl den Lenkgetriebeaktuator an, um einen Fahrzeugrad-Lenkwinkel elektronisch einzustellen.In addition to the manual actuator in the steering column module, the steer-by-wire steering system can also have a steering gear actuator mechanically decoupled from the steering handle and a steering sensor. The steering sensor detects a rotational position and/or a rotational actuation of the steering handle as a steering command. An electronic control unit controls the steering gear actuator as a function of the detected steering command in order to electronically set a vehicle wheel steering angle.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:

1 in einer grob schematischen Darstellung von oben einen Pfahlcrash-Versuchsaufbau zur Durchführung einer Frontalkollision mit geringfügiger seitlicher Überdeckung;
2 und 3 in grob schematischen Seitenansichten ein Lenksäulenmodul in unterschiedlichen räumlichen Positionen;
4 und 5 in Ansichten entsprechend der 2 und 3 ein Lenksäulenmodul gemäß dem Stand der Technik.

Show it:

1 in a roughly schematic representation from above, a pole crash test setup for carrying out a frontal collision with slight lateral overlap;
2 and 3 in roughly schematic side views, a steering column module in different spatial positions;
4 and 5 in views according to the 2 and 3 a steering column module according to the prior art.

In der 1 ist ein Versuchsaufbau gezeigt, mit dem ein Pfahlcrash mit einem Kraftfahrzeug durchführbar ist. Mit dem dargestellten Versuchsaufbau wird eine Fahrzeugkollision mit nur geringfügiger seitlicher Überdeckung mit einer Barriere 4 simuliert, bei der sich die Aufprallfläche am Fahrzeug weitgehend seitlich außerhalb eines angedeuteten frontseitigen Stoßfänger-Querträgers 5 befindet. In der in der 1 gezeigten Vorbaustruktur des Fahrzeugs sind aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bauteile angedeutet. So schließen sich an den Stoßfänger-Querträger 5 in der Fahrzeuglängsrichtung x nach hinten zwei Karosserie-Längsträger 7 an. In der 1 ist lediglich eine Fahrzeugseite der Karosserie-Vorbaustruktur gezeigt. Die nicht dargestellte rechte Seite der Karosserie-Vorbaustruktur ist mit Bezug auf die Längsmittelebene 6 spiegelbildlich ausgeführt.In the 1 a test setup is shown with which a pole crash with a motor vehicle can be carried out. The test setup shown simulates a vehicle collision with only a slight lateral overlap with a barrier 4, in which the impact surface on the vehicle is largely laterally outside of an indicated front bumper cross member 5. In the in the 1 For reasons of clarity, the front end structure of the vehicle shown only indicates the components required for understanding the invention. Thus, two longitudinal body members 7 adjoin the bumper cross member 5 to the rear in the vehicle longitudinal direction x. In the 1 only one vehicle side of the front body structure is shown. The right-hand side of the front body structure, which is not shown, is a mirror image with respect to the longitudinal center plane 6 .

Die Karosserie-Vorbaustruktur weist zwei in Querrichtung y gegenüberliegende A-Säulen auf, von denen in der 1 lediglich jeweils der obere A-Säulenknoten 13 gezeigt ist. Im oberen A-Säulenknoten 13 laufen der obere Radhaus-Längsträger 15 sowie eine Querbaugruppe zusammen. In der Querbaugruppe ist ein Modulquerträger 19, ein Cockpit 20, eine Stirnwand 21 sowie ein Wasserkasten 23 integriert. Der Modulquerträger 19 ist an dem oberen A-Säulenknoten 13 befestigt. Wie aus der 1 weiter hervorgeht, geht der, dem Modulquerträger 19 vorgelagerte Wasserkasten 23 seitlich in eine, nach vorne abragende Federbeinaufnahme 27 über. Dieser ist am oberen Radhaus-Längsträger 15 angebunden, wodurch der Inneneckbereich zwischen dem Wasserkasten 23 und dem oberen Radhaus-Längsträger 15 bauteilsteif verstärkt ist.The front body structure has two opposite A-pillars in the transverse direction y 1 only the upper A-pillar node 13 is shown in each case. In the upper A-pillar node 13, the upper wheelhouse longitudinal member 15 and a transverse assembly converge. A module cross member 19, a cockpit 20, a bulkhead 21 and a water tank 23 are integrated in the cross assembly. The module cross member 19 is attached to the upper A-pillar node 13 . How from the 1 As can further be seen, the water tank 23 located in front of the module cross member 19 transitions laterally into a spring strut mount 27 protruding forward. This is connected to the upper wheelhouse longitudinal member 15, whereby the inner corner area between the water tank 23 and the upper wheelhouse longitudinal member 15 is reinforced in a structurally rigid manner.

In der 1 gezeigten Karosserie-Vorbaustruktur ist eine nachfolgend beschriebene Lenkvorrichtung mit einem steer-by-wire-Lenksystem integriert, das ein Lenksäulenmodul 29 aufweist. Das Lenksäulenmodul 29 ist aus einer Lenkhandhabe 31, einer Lenksäule 45 und einem Handaktuator 35 aufgebaut. Die Lenkhandhabe 31 ist über die Lenksäule 33 momentenübertragend mit dem Handaktuator 35 verbunden. Das Lenksäulenmodul 29 ist in einem, nach fahrzeugvorne von der Stirnwand 21 begrenzten Fahrzeuginnenraum 37 angeordnet. Zudem weist das steer-by-wire-Lenksystem einen von der Lenkhandhabe 31 mechanisch entkoppelten Lenkgetriebeaktuator 39 und einen nicht gezeigten Lenksensor auf. Der Lenksensor erfasst eine Drehposition und/oder eine Drehbetätigung der Lenkhandhabe 35 als einen Lenkbefehl. Eine elektronische Steuereinheit steuert in Abhängigkeit von dem Lenkbefehl den Lenkgetriebeaktuator 39 an, um einen Fahrzeugrad-Lenkwinkel einzustellen.In the 1 The body front-end structure shown is integrated with a steering device described below with a steer-by-wire steering system, which has a steering column module 29 . The steering column module 29 is made up of a steering handle 31 , a steering column 45 and a manual actuator 35 . The steering handle 31 is connected to the manual actuator 35 via the steering column 33 in a torque-transmitting manner. The steering column module 29 is arranged in a vehicle interior 37 which is delimited at the vehicle front by the bulkhead 21 . In addition, the steer-by-wire steering system has a steering gear actuator 39 that is mechanically decoupled from the steering handle 31 and a steering sensor that is not shown. The steering sensor detects a turning position and/or a turning operation of the steering handle 35 as a steering command. An electronic control unit controls the steering gear actuator 39 as a function of the steering command in order to set a vehicle wheel steering angle.

Zum einfacheren Verständnis der Erfindung wird zunächst die in den 4 und 5 dargestellte Vergleichsform beschrieben, die nicht von der Erfindung umfasst ist. Demzufolge sind die Lenkhandhabe 31, die Lenksäule und der Handaktuator 35 in Axialrichtung hintereinander entlang einer Lenksäulenachse L angeordnet. Die Lenksäule L weist eine Achsausrichtung auf, bei der die Lenksäulenachse L in der Fahrzeuglängsrichtung x nach fahrzeugvorne mit einem Lenksäulenwinkel α nach fahrzeugunten geneigt ist. Zudem weist das Lenksäulenmodul 29 als Stelleinheit 41 eine Teleskopanordnung auf, bei der zwei Lenksäulenabschnitte 43, 45 zueinander koaxial in der Lenksäulen-Axialrichtung verstellbar sind, und zwar zwischen einer fahrzeughinteren Endstellung E1 und einer gestrichelt angedeuteten fahrzeugvorderen Endstellung E2. Der Fahrer kann die Lenkhandhabe 31 in beliebiger Weise zwischen den beiden Endstellungen E1, E2 in eine ergonomisch günstige Komfortposition verstellen.For easier understanding of the invention is first in the 4 and 5 described comparison form shown, which is not covered by the invention. Accordingly, the steering handle 31, the steering column, and the manual actuator 35 are arranged one behind the other along a steering column axis L in the axial direction. The steering column L has an axis orientation in which the steering column axis L is inclined toward the front of the vehicle in the longitudinal direction x of the vehicle at a steering column angle α toward the bottom of the vehicle. In addition, the steering column module 29 has a telescopic arrangement as the actuating unit 41, in which two steering column sections 43, 45 can be adjusted coaxially with one another in the axial direction of the steering column, specifically between a vehicle rear end position E1 and a vehicle front end position E2 indicated by dashed lines. The driver can adjust the steering handle 31 in any way between the two end positions E1, E2 into an ergonomically favorable comfortable position.

Wie aus der 4 oder 5 hervorgeht, weist das Lenksäulenmodul 29 eine vergleichsweise große axiale Baulänge auf, wodurch es zu einem Bauraumkonflikt zwischen dem Lenksäulenmodul 29 und der Stirnwand 21 kommen kann. Zudem ist bei der Fahrzeug-Auslegung zu berücksichtigen, dass die Stirnwand 21 einen Crashbereich 47 aufweist, der speziell bei einer Frontalkollision mit geringfügiger seitlicher Überdeckung in den Fahrzeuginnenraum 37 hinein intrudieren kann. Von daher sind konstruktiv aufwendige Maßnahmen zu treffen, damit der Handaktuator 35 des Lenksäulenmoduls 29 im Crashfall nicht in crashkraftübertragenden Kontakt mit dem Crashbereich 47 der Stirnwand 21 kommt.How from the 4 or 5 shows that the steering column module 29 has a comparatively large axial overall length, as a result of which there can be a conflict in the installation space between the steering column module 29 and the end wall 21 . In addition, when designing the vehicle, it must be taken into account that the end wall 21 has a crash area 47 which, especially in the event of a frontal collision, can intrude into the vehicle interior 37 with slight lateral overlap. Therefore, constructively complex measures have to be taken so that the manual actuator 35 of the steering column module 29 does not come into contact with the crash area 47 of the end wall 21 in the event of a crash, in order to transmit crash forces.

Bei einem, in der 1 durchgeführten Fahrzeugcrash mit geringer seitlicher Überdeckung 3 ergibt sich der folgende Crashablauf: Aufgrund der schmalen Überdeckung 3 gleitet die Barriere 4 zunächst außenseitig entlang des Karosserie-Längsträgers 7 und schiebt diesen gegebenenfalls leicht nach innen. Es erfolgt somit eine Krafteinleitung mit einer Kollisionskraft vorbei am Stoßfänger-Querträger 5 unmittelbar in die seitlichen, oberen Radhaus-Längsträger 15, wodurch die crashzugewandte Federbeinaufnahme 27 den Stirnwand-Crashbereich 47 um einen Intrusionsweg nach fahrzeughinten in den Fahrzeuginnenraum hinein verformt.At one, in the 1 carried out vehicle crash with low lateral overlap 3, the following crash sequence results: Due to the narrow overlap 3, the barrier 4 first slides on the outside along the body side member 7 and pushes this if necessary slightly inwards. A force is thus introduced with a collision force past the bumper cross member 5 directly into the lateral, upper wheel house longitudinal member 15, as a result of which the spring strut mount 27 facing the crash deforms the bulkhead crash area 47 by an intrusion path towards the rear of the vehicle into the vehicle interior.

Zudem weist in der 5 die Lenkhandhabe 31 einen Lenkrad-Airbag 49 auf. Im Crashfall wirkt das Lenksäulenmodul 29 als ein Widerlager zum Kraftaufbau für den sich entfaltenden Lenkrad-Airbag 49. Der Lenksäulen-Abschnitt 43 ist in der 2 an einer angedeuteten Drehlagerstelle 51 am Modulquerträger 19 angebunden.In addition, in the 5 the steering handle 31 has a steering wheel airbag 49 . In the event of a crash, the steering column module 29 acts as an abutment to build up force for the unfolding steering wheel airbag 49. The steering column section 43 is in FIG 2 connected to an indicated pivot bearing point 51 on the module cross member 19.

In Abgrenzung zur 4 und 5 in der 1 bis 3 der Verbau eines erfindungsgemäßen Lenksäulenmoduls 29 angedeutet. Demzufolge ist im erfindungsgemäßen Lenksäulenmodul 29 die Teleskop-Anordnung 41 weggelassen, wodurch der Handaktuator 35 unmittelbar an den Lenksäulen-Abschnitt 45 anschließt. Auf diese Weise ergibt sich ein im Vergleich zur 5 wesentlich reduziertere axiale Bauteillänge des Lenksäulenmoduls 29. Zudem ist in der 1 bis 3 das Lenksäulenmodul 29 als komplette Baueinheit mithilfe der Stelleinheit 41 verstellbar. Die Stelleinheit 41 kann das Lenksäulenmodul 29 über einen horizontalen Stellweg Δy (2) verstellen. Dabei wird das Lenksäulenmodul 29 mit seiner Lenksäulenachse L achsparallel verschoben, und zwar in eine vom Fahrer beliebig einstellbare Komfortposition, die zwischen der fahrzeughinteren Endstellung E1 und der fahrzeugvorderen Endstellung E2 liegt. Beispielhaft kann die Stelleinheit 41 ein Gewindetrieb realisiert sein.In contrast to 4 and 5 in the 1 until 3 the installation of a steering column module 29 according to the invention is indicated. Consequently, the telescopic arrangement 41 is omitted in the steering column module 29 according to the invention, as a result of which the manual actuator 35 is directly connected to the steering column section 45 . In this way, compared to 5 much reduced axial component length of the steering column module 29. In addition, in the 1 until 3 the steering column module 29 can be adjusted as a complete structural unit using the actuating unit 41 . The control unit 41 can move the steering column module 29 over a horizontal travel Δy ( 2 ) adjust. The steering column module 29 is shifted with its steering column axis L parallel to the axis, specifically into a comfort position that can be set as desired by the driver and that lies between the end position E1 at the rear of the vehicle and the end position E2 at the front of the vehicle. For example, the adjusting unit 41 can be implemented as a screw drive.

Wie aus der 2 hervorgeht, ist unterhalb des Lenksäulenmoduls 29 ein freier Deformationsraum 53 bereitgestellt. Im Crashfall mit geringfügiger seitlicher Überdeckung kann somit der kritische Stirnwand-Crashbereich 47 in den freien Deformationsraum 53 hinein intrudieren, und zwar ohne crashkraftübertragendem Kontakt mit dem Lenksäulenmodul 29.How from the 2 shows, a free deformation space 53 is provided below the steering column module 29 . In the event of a crash with a slight lateral overlap, the critical Bulkhead crash area 47 intrude into the free deformation space 53, without contact with the steering column module 29 to transmit crash forces.

Die Erfindung ist insbesondere auf ein Fahrzeug anwendbar, das in einer autonomen Betriebsart betrieben werden kann, in der der Fahrer keine Fahraufgabe übernimmt und kein fahrerseitiger Zugriff auf die Lenkhandhabe 31 und auf die Fahrzeugbremse erforderlich ist. Bei aktivierter autonomer Fahrbetriebsart kann die Stelleinheit 41 das Lenksäulenmodul 29 von seiner fahrzeugvorderen Endstellung E2 über einen vertikalen Stellweg Δy in eine fahrzeuguntere Nichtgebrauchslage N (3) verstellt werden. In diesem Fall kann das Lenksäulenmodul 29 teilweise im Deformationsraum 53 angeordnet sein.The invention is particularly applicable to a vehicle that can be operated in an autonomous mode in which the driver does not assume any driving task and no driver-side access to the steering handle 31 and to the vehicle brake is required. When the autonomous driving mode is activated, the actuating unit 41 can move the steering column module 29 from its end position E2 at the front of the vehicle over a vertical adjustment path Δy into a non-use position N ( 3 ) can be adjusted. In this case, the steering column module 29 can be partially arranged in the deformation space 53 .

BezugszeichenlisteReference List

44: Barrierebarrier
55: Stoßfänger-Querträgerbumper cross member
77: Karosserie-LängsträgerBody side member
66: Längsmittelebenelongitudinal median plane
99: Fahrzeug-Vorderradvehicle front wheel
1010: Radhauswheelhouse
1111: A-SäulenA pillars
1313: A-SäulenknotenA pillar node
1515: Radhaus-LängsträgerWheel house side member
1717: Querbaugruppecross assembly
1919: Modulquerträgermodule cross member
2020: Cockpitcockpit
2121: Stirnwandbulkhead
2323: Wasserkastenwater box
2727: Federbeinaufnahmestrut mount
2929: Lenksäulenmodulsteering column module
3131: Lenkhandhabesteering handle
3333: Lenksäulesteering column
3535: Handaktuatorhand actuator
3737: Fahrzeuginnenraumvehicle interior
3939: Lenkgetriebeaktuatorsteering gear actuator
4141: Stelleinheitactuator
43, 4543, 45: Lenksäulen-Abschnittesteering column sections
4747: Stirnwand-Crashbereichbulkhead crash area
4949: Lenkrad-Airbagsteering wheel airbag
5151: Drehlagerstellepivot point
5353: Deformationsraumdeformation space
LL: Lenksäulenachsesteering column axis
E1E1: fahrzeughintere Endstellungvehicle rear end position
E2E2: fahrzeugvordere Endstellungvehicle front end position
NN: Nichtgebrauchslagenon-use position
αa: Lenksäulenwinkelsteering column angle

Claims

Steering device for a two-track vehicle with a steer-by-wire steering system that has a steering column module (29) that is made up of a steering handle (31), a steering column (45) and a manual actuator (35), with which a Force/path control of the steering handle (31) can be carried out in order to give the driver haptic feedback about the steering process, the steering handle (31) being connected to the hand actuator (35) in a torque-transmitting manner via the steering column (45), and the steering column module (29) an actuating unit (41) is assigned, by means of which the steering handle position can be adjusted depending on ergonomic criteria and/or design criteria between a vehicle rear end position (E1) and a vehicle front end position (E2), characterized in that the steering column module (29 ) can be adjusted as a complete structural unit by the adjustment unit (41), and that the steering column module (29) is adjusted over a horizontal adjustment path (Δy). , via which the steering column axis (L) is shifted parallel to the axis.

steering device claim 1 , characterized in that the steering handle (31), the steering column (33) and the manual actuator (35) are arranged one behind the other in the axial direction along a steering column axis (L), and/or that the steering column axis (L) has an axis alignment in which the Steering column axis (L) is inclined in the vehicle longitudinal direction (x) to the front of the vehicle with a steering column angle (α) downwards, and that in particular the axis alignment of the steering column axis (L) remains unchanged during the actuating process.

steering device claim 1 or 2 , characterized in that a free deformation space (53) is provided in the vehicle vertical direction (z) below the steering column module (29), and that in the event of a crash, in particular with little lateral overlap, a bulkhead crash area (47) extends into the free deformation space (53 ) intrudes into it, without crash force-transmitting contact with the steering column module (29).

Steering device according to one of Claims 1 , 2 or 3 , characterized in that the driving vehicle can be operated in an autonomous operating mode in which the driver does not take on any driving tasks and the driver does not need to access the steering handle (31) and the vehicle brake, and that, in particular when the autonomous operating mode is activated, the steering column module (29) can be moved from its end position (E2 ) can be adjusted over a vertical adjustment path (Δy) into a lower vehicle non-use position (N), and that in particular the steering column module (29) is at least partially arranged in the lower vehicle non-use position (N) in the deformation space (53).

Steering device according to one of the preceding claims, characterized in that the steer-by-wire steering system has a steering gear actuator (39) mechanically decoupled from the steering handle (31) and a steering sensor which indicates a rotary position and/or a rotary actuation of the steering handle (31) detected as a steering command, with an electronic control unit electrically controlling the steering gear actuator (39) for setting a vehicle wheel steering angle as a function of the detected steering command.

Vehicle with a steering device according to one of the preceding claims.

Method for adjusting a steering column module (29) of a steering device according to one of Claims 1 until 5 .