DE102020129093A1

DE102020129093A1 - System, verfahren und vorrichtung zum translatieren und teleskopieren einer lenksäule

Info

Publication number: DE102020129093A1
Application number: DE102020129093.4A
Authority: DE
Inventors: Patrik Ryne; George E. Arlt
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2021-05-06
Also published as: US11383756B2; US20210129896A1; CN112776875A

Abstract

Eine bewegliche Lenksäulenanordnung kann eine Lenksäule umfassen, die eine erste Ummantelung und eine erste Welle aufweist. Die erste Ummantelung kann relativ zu der Lenksäule linear translatieren. Die erste Welle kann relativ zu der ersten Ummantelung teleskopieren.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/931,280, eingereicht am 6. November 2019, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in vollem Umfang in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Herkömmliche Lenksäulen können über Aktuatoren elektronisch verstellt werden. In Abhängigkeit von den Nutzeranforderungen können solche Säulen in verschiedene Richtungen verstellt werden, einschließlich der teleskopischen Richtung (das heißt entlang der Achse der Säule), der Neigungsrichtung (das heißt vertikal) und/oder der Schwenkrichtung (das heißt in einem Schwenkwinkel). Lenksäulen können auf verschiedene Weise teleskopiert werden. Einige Lenksäulen lassen sich zum Beispiel über teleskopierende Ummantelungen oder Wellen teleskopieren. Andere Beispiele von Lenksäulen können über eine feste Welle und eine translatierende Ummantelungsanordnung teleskopieren. Daher teleskopiert bei bekannten Lenksäulen in der Regel entweder ein Abschnitt der Lenksäulenanordnung (zum Beispiel die obere Ummantelung) in einen anderen Abschnitt der Lenksäulenanordnung (zum Beispiel die untere Ummantelung), oder die Ummantelungsanordnung translatiert in einer axialen Richtung.
Allerdings sind diese Lösungen zwar praktikabel, doch haben auch ihre Einschränkungen. Das Ausgestalten der teleskopierenden Lenksäulen in diesen Ausgestaltungen erhöht den für den Betrieb erforderlichen Platzbedarf der Lenksäulenanordnung in der darunter liegenden Struktur. Da bei einigen Endanwendungen der verfügbare Platz für Lenksäulenanordnungen immer kleiner wird, werden die bestehenden Teleskoplösungen zu einem Problem. Insbesondere erfordern einige Endanwendungsausgestaltungen nun die Fähigkeit, die Lenksäulenanordnung so zu „verstauen“, dass sie nicht mehr im Weg ist, wie zum Beispiel, wenn das Lenkrad nicht benötigt wird. Beispiele hierfür sind autonome Anwendungen und, wenn der Fahrer vor dem Lenkrad sitzt, die Bereitstellung von mehr Platz für den Fahrer, um einen Laptop-Computer oder ein anderes Gerät zu bedienen. Daher sind Verbesserungen bei der kompakten Verstellung von Lenksäulen weiterhin von Interesse.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst eine bewegliche Lenksäulenanordnung eine erste Ummantelung, die axial entlang einer Längsachse der beweglichen Lenksäulenanordnung translatierbar ist. Die Anordnung umfasst außerdem eine zweite Ummantelung, die mit der ersten Ummantelung wirkgekoppelt ist und in teleskopischem Eingriff mit der ersten Ummantelung steht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst eine bewegliche Lenksäulenanordnung eine erste Ummantelung, die axial entlang einer Längsachse der beweglichen Lenksäulenanordnung translatierbar ist. Die Anordnung umfasst außerdem eine zweite Ummantelung, die mit der ersten Ummantelung wirkgekoppelt ist und in teleskopischem Eingriff mit der ersten Ummantelung steht. Die Anordnung umfasst des Weiteren einen einzelnen Aktuator, der mit der zweiten Ummantelung wirkgekoppelt ist, wobei der einzelne Aktuator eine Teleskopierbewegung der zweiten Ummantelung zu einer Endanschlagsposition innerhalb der ersten Ummantelung veranlasst, wobei der einzelne Aktuator auch eine axiale Translation der ersten Ummantelung veranlasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung umfasst eine bewegliche Lenksäulenanordnung eine erste Ummantelung, die axial entlang einer Längsachse der beweglichen Lenksäulenanordnung translatierbar ist. Die Anordnung umfasst außerdem eine zweite Ummantelung, die mit der ersten Ummantelung wirkgekoppelt ist und in teleskopischem Eingriff mit der ersten Ummantelung steht. Die Anordnung umfasst des Weiteren einen ersten Aktuator, der mit der ersten Ummantelung wirkgekoppelt ist, um die axiale Translation der ersten Ummantelung zu veranlassen. Die Anordnung umfasst des Weiteren einen zweiten Aktuator, der mit der zweiten Ummantelung wirkgekoppelt ist, um eine Teleskopierbewegung der zweiten Ummantelung zu veranlassen, wobei der zweite Aktuator an der ersten Ummantelung wirkmontiert ist, wobei der zweite Aktuator während der Translation der ersten Ummantelung mit der ersten Ummantelung translatiert. Die Anordnung umfasst außerdem einen dritten Aktuator, um eine Neigungsverstellung der beweglichen Lenksäulenanordnung zu veranlassen.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung, die in Verbindung mit den Zeichnungen zu lesen ist, noch deutlicher ersichtlich.
Figurenliste
Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung besonders hervorgehoben und ausdrücklich beansprucht. Die oben angesprochenen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird, besser verständlich, wobei in den Zeichnungen Folgendes dargestellt ist:

1 ist eine perspektivische Ansicht einer beweglichen Lenksäulenanordnung, die in einer ersten Position gezeigt ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht der beweglichen Lenksäulenanordnung, die in einer zweiten Position gezeigt ist;
3 ist eine perspektivische Ansicht der beweglichen Lenksäulenanordnung, die in einer dritten Position gezeigt ist;
4 ist eine perspektivische Ansicht der beweglichen Lenksäulenanordnung, die in der ersten Position gezeigt ist;
5 ist eine perspektivische Ansicht der beweglichen Lenksäulenanordnung, die in der dritten Position gezeigt ist; und
6 ist eine perspektivische Ansicht der beweglichen Lenksäulenanordnung gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wir wenden uns nun den Zeichnungen zu, in denen die verschiedenen Ausführungsformen gezeigt und im vorliegenden Text beschrieben werden, ohne diese einzuschränken. Die 1-6 veranschaulichen eine Reihe von Bildern, die Ausführungsformen eines Systems, eines Verfahrens und einer Vorrichtung für eine bewegliche Lenksäulenanordnung zeigen, die sowohl translatieren als auch teleskopieren kann.
Unter Bezug auf die 1 und 2 ist eine bewegliche Lenksäulenanordnung veranschaulicht und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Lenksäulenanordnung 10 umfasst eine Ummantelungsanordnung, die mehrere Ummantelungsabschnitte umfasst. In einigen Ausführungsformen, und wie im vorliegenden Text beschrieben, kann die Ummantelungsanordnung zwei Ummantelungsabschnitte umfassen, wie zum Beispiel einen ersten Ummantelungsabschnitt 12 und einen zweiten Ummantelungsabschnitt 14. Der erste Ummantelungsabschnitt 12 kann als eine untere Ummantelung bezeichnet werden, und der zweite Ummantelungsabschnitt 14 kann als eine obere Ummantelung bezeichnet werden. Es ist jedoch zu beachten, dass die gesamte Ummantelungsanordnung in einigen Ausführungsformen auch mehr als zwei Ummantelungsabschnitte umfassen kann.
In der veranschaulichten Ausführungsform ist der zweite Ummantelungsabschnitt 14 innerhalb des ersten Ummantelungsabschnitts 12 teleskopierbar. Ungeachtet von der genauen Art der Ummantelung teleskopiert mindestens ein Ummantelungsabschnitt (zum Beispiel der zweite Ummantelungsabschnitt 14) innerhalb eines anderen Ummantelungsabschnitts (zum Beispiel des ersten Ummantelungsabschnitts 12) zum Fahrer hin und von ihm weg, während ein anderer Ummantelungsabschnitt (zum Beispiel der erste Ummantelungsabschnitt 12) zum Fahrer hin und von ihm weg translatiert. In einigen Ausführungsformen ist der Translations- und Teleskopier-Bewegungsbereich groß genug, dass die Lenksäule als „verstaut“ angesehen werden kann, was dem Fahrer reichlich Platz verschafft, um nicht zum Fahren gehörende Aufgaben auszuführen, entweder während das Fahrzeug geparkt ist oder während das Fahrzeug in einem halbautonomen oder autonomen Modus betrieben wird. Die hier beschriebene bewegliche Lenksäulenanordnung 10 ermöglicht einen beträchtlichen Teleskopier- und/oder Translations-Bewegungsbereich.
Im Sinne des vorliegenden Textes bezieht sich der Begriff „teleskopieren“ oder dergleichen darauf, dass ein einzelner Ummantelungsabschnitt innerhalb eines anderen Ummantelungsabschnitts in einer Weise gleitet, die zu einer relativen axialen Bewegung zwischen den beiden Ummantelungsabschnitten führt.
Im Sinne des vorliegenden Textes bezieht sich der Begriff „translatieren“ oder dergleichen darauf, dass sich ein Ummantelungsabschnitt in einer axialen Richtung bewegt, die der Längsachse der Lenksäulenanordnung entspricht, ohne unbedingt relativ zu einem anderen Ummantelungsabschnitt zu gleiten.
1 zeigt die bewegliche Lenksäulenanordnung 10 in einer ersten Position, während 2 die Anordnung 10 in einer zweiten Position zeigt. Wie veranschaulicht, ist in der zweiten Position von 2 die Lenksäulenanordnung 10 (zusammen mit dem Lenkrad) von einer Fahrerposition weggezogen, um mehr Platz zu schaffen. Um diese Position zu erreichen, wird das oben beschriebene Teleskopieren des zweiten Ummantelungsabschnitts 14 innerhalb des ersten Ummantelungsabschnitts 12 durchgeführt, sowie ein zusätzliches Zurückziehen mit axialer Translation des ersten Ummantelungsabschnitts 12. 3-5 veranschaulichen außerdem den Verlauf des Zurückziehens von 3 bis 5 in zusätzlicher Detailliertheit.
Die Teleskopier- und Translationsbewegung kann durch jeden geeigneten elektromechanischen Aktor veranlasst werden. Als ein nicht-einschränkendes Beispiel kann der elektromechanische Aktuator ein Motor sein, der mit einer Leitspindelanordnung wirkgekoppelt ist, welche die Bewegung eines oder mehrerer Ummantelungsabschnitte antreibt. In einigen Ausführungsformen wird ein einzelner Aktuator 20 verwendet, um die Betätigung zu bewerkstelligen. In einer solchen Ausführungsform treibt der einzelne Aktuator 20 die Teleskopierbewegung des zweiten Ummantelungsabschnitts 14 und die Translationsbewegung des ersten Ummantelungsabschnitts 12 an. Der einzelne Aktuator 20 kann in verschiedenen Ausführungsformen an verschiedenen Stellen innerhalb der gesamten Lenksäulenanordnung 10 angeordnet werden.
In der Ausführungsform von 6 werden zwei elektromechanische Aktuatoren eingesetzt, um die oben beschriebene Teleskopier- und Translationsbewegung zu erreichen. Insbesondere ist ein erster Aktuator 30 mit dem ersten Ummantelungsabschnitt 12 wirkgekoppelt, um eine axiale Translation der ersten Ummantelung 12 zu veranlassen. Wie bei den hier beschriebenen Ausführungsformen kann dies auf jede geeignete Weise erfolgen, einschließlich beispielsweise mittels einer Leitspindelanordnung. Ein zweiter Aktuator 32 ist mit dem zweiten Ummantelungsabschnitt 14 wirkgekoppelt, um eine Teleskopierbewegung des zweiten Ummantelungsabschnitts 14 zu veranlassen. Wie oben beschrieben, können die Aktuatoren 30, 32 in verschiedenen Ausführungsformen an verschiedenen Stellen innerhalb der gesamten Lenksäulenanordnung 10 angeordnet werden. Der zweite Aktuator 32 ist an dem ersten Ummantelungsabschnitt 12 wirkmontiert, und der zweite Aktuator 32 translatiert mit dem ersten Ummantelungsabschnitt 12 während der Translation des ersten Ummantelungsabschnitts 12.
Jede der hier beschriebenen Ausführungsformen kann einen Neigungsaktuator 40 (6) umfassen, der zur Betätigung einer Neigungsverstellung der beweglichen Lenksäulenanordnung verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen können der erste Ummantelungsabschnitt 12 und der zweite Ummantelungsabschnitt 14 so ausgestaltet sein, dass sie jeweils gleichzeitig translatieren und teleskopieren. Mit anderen Worten erfolgen die Teleskopierbewegung des einen Ummantelungsabschnitts und die Translationsbewegung des anderen Ummantelungsabschnitts gleichzeitig. In anderen Ausführungsformen sind der erste Ummantelungsabschnitt 12 und der zweite Ummantelungsabschnitt 14 so ausgestaltet, dass sie jeweils nacheinander translatieren und dann teleskopieren. Mit anderen Worten translatiert der erste Ummantelungsabschnitt 12 zu einer spezifischen axialen Position, und dann teleskopiert anschließend der zweite Ummantelungsabschnitt 14 innerhalb des ersten Ummantelungsabschnitts 12. In anderen Ausführungsformen sind der zweite Ummantelungsabschnitt 14 und der erste Ummantelungsabschnitt 12 so ausgestaltet, dass sie jeweils nacheinander teleskopieren und dann translatieren. Mit anderen Worten teleskopiert der zweite Ummantelungsabschnitt 14 innerhalb des ersten Ummantelungsabschnitts 12, und dann translatiert anschließend der erste Ummantelungsabschnitt 12.
In diesen Beispielen kann die Lenksäulenanordnung sowohl translatorische Bewegung (zum Beispiel lineare translatorische Bewegung) als auch teleskopische Bewegung in einer einzelnen Lenksäulenanordnung kombinieren. Versionen der Lenksäulenanordnung können eine oder mehrere Teleskopierwellen und eine oder mehrere Translationsummantelungen für die Lenksäulenanordnung umfassen und kombinieren. In den veranschaulichten Ausführungsformen kann die Lenksäulenanordnung eine Teleskopierwelle umfassen, die in eine erste Ummantelung der Lenksäulenanordnung hinein und aus dieser heraus teleskopieren kann, und die erste Ummantelung kann relativ zu einer zweiten Ummantelung der Lenksäulenanordnung translatieren.
Diese Ausführungsformen können den verfügbaren Platz in einer Umgebung effizienter ausnutzen. Zum Beispiel kann dieses Design bei Steer-by-Wire-Anwendungen die Leistung verbessern. Obgleich Anwendungen, die einen großen Lenkradaktuator aufweisen, der zusätzlichen Platz benötigt, die effektive Nutzung des Raums zum Verstauen oder Aufbewahren der Lenksäulenanordnung (und des Lenkradaktuators) einschränken können, können die hier offenbarten Ausführungsformen solche Einschränkungen überwinden. Die Lenksäulenanordnung kann während des Verstauens der Lenksäulenanordnung gleichzeitig oder nacheinander in beliebiger Kombination translatieren und teleskopieren.
Jedes Merkmal, jedes Element, jede Komponente oder jeder Vorteil einer der Ausführungsformen kann auch bei jeder der anderen Ausführungsformen verwendet werden.
Obgleich die verschiedenen Ausführungsformen im Zusammenhang mit nur einer begrenzten Anzahl von Beispielen detailliert beschrieben wurden, versteht es sich ohne Weiteres, dass sie nicht auf diese offenbarten Versionen beschränkt sind. Vielmehr können die Ausführungsformen so modifiziert werden, dass sie eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substituierungen oder äquivalenten Arrangements umfassen, die zuvor nicht beschrieben wurden, die aber unter das Wesen und den Schutzumfang dieser Offenbarung fallen. Darüber hinaus sind zwar verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden, doch es versteht sich, dass Aspekte nur einige der beschriebenen Merkmale und Komponenten umfassen müssen. Dementsprechend sind die Ausführungsformen nicht als durch die obige Beschreibung eingeschränkt anzusehen.

Claims

Bewegliche Lenksäulenanordnung, umfassend: eine erste Ummantelung, die axial entlang einer Längsachse der beweglichen Lenksäulenanordnung translatierbar ist; und eine zweite Ummantelung, die mit der ersten Ummantelung wirkgekoppelt ist und in teleskopischem Eingriff mit der ersten Ummantelung steht.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Ummantelung und die zweite Ummantelung so ausgestaltet sind, dass sie jeweils gleichzeitig translatieren und teleskopieren.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Ummantelung und die zweite Ummantelung so ausgestaltet sind, dass sie jeweils nacheinander translatieren und dann teleskopieren.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei die zweite Ummantelung und die erste Ummantelung so ausgestaltet sind, dass sie jeweils nacheinander teleskopieren und dann translatieren.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: einen ersten Aktuator, der mit der ersten Ummantelung wirkgekoppelt ist, um eine axiale Translation der ersten Ummantelung zu betätigen; und einen zweiten Aktuator, der mit der zweiten Ummantelung wirkgekoppelt ist, um eine Teleskopierbewegung des zweiten Ummantelungsabschnitts zu betätigen.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 5, des Weiteren umfassend einen dritten Aktuator zum Betätigen einer Neigungsverstellung der beweglichen Lenksäulenanordnung.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 5, wobei der zweite Aktuator an der ersten Ummantelung wirkmontiert ist, wobei der zweite Aktuator während der Translation der ersten Ummantelung mit der ersten Ummantelung translatiert.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Ummantelung und die zweite Ummantelung Teil einer Steer-by-Wire-Lenksäulenanordnung sind.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Ummantelung und die zweite Ummantelung Teil eines autonomen Fahrsystems sind.
Bewegliche Lenksäulenanordnung, umfassend: eine erste Ummantelung, die axial entlang einer Längsachse der beweglichen Lenksäulenanordnung translatierbar ist; eine zweite Ummantelung, die mit der ersten Ummantelung wirkgekoppelt ist und in teleskopischem Eingriff mit der ersten Ummantelung steht; und einen einzelnen Aktuator, der mit der zweiten Ummantelung wirkgekoppelt ist, wobei der einzelne Aktuator eine Teleskopierbewegung der zweiten Ummantelung zu einer Endanschlagsposition innerhalb der ersten Ummantelung betätigt, wobei der einzelne Aktuator auch eine axiale Translation der ersten Ummantelung betätigt.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 10, wobei der einzelne Aktuator an der ersten Ummantelung wirkmontiert ist, wobei der einzelne Aktuator während einer Translation der ersten Ummantelung mit der ersten Ummantelung translatiert.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 10, wobei die erste Ummantelung und die zweite Ummantelung Teil einer Steer-by-Wire-Lenksäulenanordnung sind.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 10, wobei die erste Ummantelung und die zweite Ummantelung Teil eines autonomen Fahrsystems sind.
Bewegliche Lenksäulenanordnung, umfassend: eine erste Ummantelung, die axial entlang einer Längsachse der beweglichen Lenksäulenanordnung translatierbar ist; eine zweite Ummantelung, die mit der ersten Ummantelung wirkgekoppelt ist und in teleskopischem Eingriff mit der ersten Ummantelung steht; einen ersten Aktuator, der mit der ersten Ummantelung wirkgekoppelt ist, um eine axiale Translation der ersten Ummantelung zu veranlassen; einen zweiten Aktuator, der mit der zweiten Ummantelung wirkgekoppelt ist, um eine Teleskopierbewegung der zweiten Ummantelung zu veranlassen, wobei der zweite Aktuator an der ersten Ummantelung wirkmontiert ist, wobei der zweite Aktuator während einer Translation der ersten Ummantelung mit der ersten Ummantelung translatiert; und einen dritten Aktuator zur Betätigung einer Neigungsverstellung der beweglichen Lenksäulenanordnung.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 14, wobei die erste Ummantelung und die zweite Ummantelung so ausgestaltet sind, dass sie jeweils gleichzeitig translatieren und teleskopieren.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 14, wobei die erste Ummantelung und die zweite Ummantelung so ausgestaltet sind, dass sie jeweils nacheinander translatieren und dann teleskopieren.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 14, wobei die zweite Ummantelung und die erste Ummantelung so ausgestaltet sind, dass sie jeweils nacheinander teleskopieren und dann translatieren.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 14, wobei die erste Ummantelung und die zweite Ummantelung Teil einer Steer-by-Wire-Lenksäulenanordnung sind.
Bewegliche Lenksäulenanordnung nach Anspruch 14, wobei die erste Ummantelung und die zweite Ummantelung Teil eines autonomen Fahrsystems sind.