DE102021125330A1

DE102021125330A1 - Steering control unit for a steer-by-wire steering system

Info

Publication number: DE102021125330A1
Application number: DE102021125330.6A
Authority: DE
Inventors: Kathrin Rosenkranz; Alexander Reinisch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenk-Bedieneinheit 10 für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Rahmenelement 12, einer teleskopisch entlang einer Längsachse ALüber einen axialen Verstellbereich stellbaren Lenkwelle 14, einem entlang der Längsachse ALgegenüber dem Rahmenelement 12 verschiebbaren Schlitten 16, wobei die Lenkwelle 14 über ihren Verstellbereich von dem Schlitten 16 geführt wird, einem auf dem Schlitten 16 angeordneten und mit dem Rahmenelement 12 zumindest mittelbar in einer Antriebsverbindung stehenden elektrischen Stellmotor 18 zur Längsverschiebung des Schlittens 16. Es ist eine Gleitkontaktanordnung 20 vorgesehen, die kabelbezogen Komponenten durch starre oder im Wesentlichen unbewegliche Bauteile ersetzt. Es können Fixierungselemente für Kabel wegfallen. Bei der Montage ist nicht mehr auf eine initial korrekte Verlegung der Kabel bzw. von Kabelabschnitten zu achten.The invention relates to a steering operating unit 10 for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, having a frame element 12, a steering shaft 14 which can be adjusted telescopically along a longitudinal axis AL via an axial adjustment range, a carriage 16 which can be displaced along the longitudinal axis AL in relation to the frame element 12, wherein the steering shaft 14 is guided over its adjustment range by the carriage 16, an electric servomotor 18 which is arranged on the carriage 16 and is at least indirectly in a drive connection with the frame element 12 for the longitudinal displacement of the carriage 16. A sliding contact arrangement 20 is provided, the cable-related components replaced by rigid or essentially immovable components. Fixing elements for cables can be omitted. During assembly, it is no longer necessary to ensure that the cables or cable sections are initially correctly laid.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenk-Bedieneinheit für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Rahmenelement, einer teleskopisch entlang einer Längsachse A_L über einen axialen Verstellbereich stellbaren Lenkwelle, einem entlang der Längsachse A_L gegenüber dem Rahmenelement verschiebbaren Schlitten, wobei die Lenkwelle über ihren Verstellbereich von dem Schlitten geführt wird, einem auf dem Schlitten angeordneten und mit dem Rahmenelement zumindest mittelbar in einer Antriebsverbindung stehenden elektrischen Stellmotor zur Längsverschiebung des Schlittens,The invention relates to a steering operating unit for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, with a frame element, a steering shaft that can be adjusted telescopically along a longitudinal axis A _L over an axial adjustment range, a carriage that can be displaced along the longitudinal axis A _L relative to the frame element, wherein the steering shaft is guided over its adjustment range by the carriage, an electric servomotor which is arranged on the carriage and is at least indirectly drive-connected to the frame element for the longitudinal displacement of the carriage,

Steer-by-Wire-Lenksysteme für Kraftfahrzeuge nehmen wie konventionelle mechanische Lenkungen manuelle Lenkbefehle des Fahrers durch eine Eingabeeinheit entgegen. Dies kann beispielsweise durch eine Drehung eines Lenkrades erfolgen. Das Lenkrad ist über eine Lenkwelle mit der Eingabeeinheit drehfest verbunden. Die Eingabeeinheit ist jedoch nicht notwendigerweise mechanisch über ein Lenkgetriebe mit den zu lenkenden Rädern verbunden, sondern kann die Eingabebefehle über Drehwinkel- beziehungsweise Drehmomentsensoren erfassen. Diese Sensoren erfassen den eingebrachten Lenkbefehl und geben ein daraus erzeugtes elektrisches Steuersignal an einen Lenkungsaktuator weiter, der mittels eines elektrischen Stellantriebs und ggf. einer Getriebeeinheit einen entsprechenden Lenkeinschlag bzw. Lenkwinkel des Rades bzw. des Radmoduls um eine Lenkdrehachse stellt.Like conventional mechanical steering systems, steer-by-wire steering systems for motor vehicles accept manual steering commands from the driver via an input unit. This can be done, for example, by turning a steering wheel. The steering wheel is non-rotatably connected to the input unit via a steering shaft. However, the input unit is not necessarily mechanically connected to the wheels to be steered via a steering gear, but can detect the input commands via angle of rotation or torque sensors. These sensors detect the steering command and pass on an electrical control signal generated from this to a steering actuator, which uses an electrical actuator and, if necessary, a transmission unit to set a corresponding steering angle or steering angle of the wheel or wheel module about a steering axis.

In Steer-by-Wire-Lenksystemen kann das Lenkrad bzw. die Lenk-Bedieneinheit zu Komfortzwecken, wie in herkömmlichen Systemen, bezüglich der Bedienposition verstellt werden, wobei hier insbesondere eine axiale Verstellung entlang der Längsachse der Lenkwelle als auch ein vertikales Verschwenken üblich sind. Eine herkömmliche Lenksäule beschreibt beispielsweise die EP 3 571 110 B1 . Für die jeweilige Verstellung kommt in der Regel ein elektrischer Stellmotor zum Einsatz, der die zu bewegenden Teile gegeneinander antreibt. Für den elektrischen Stellmotor kann vorgesehen sein, dass sich dieser mit der Verstellbewegung mitbewegt bzw. mitverfährt, also ortsfest auf dem zu verstellenden Bauteil angeordnet ist. Insbesondere für eine durch den Stellmotor auszuführende axiale Verstellung entlang der Längsachse der Lenkwelle ergeben sich für einen mitbewegten Stellmotor das Erfordernis, dass das Verbindungskabel des Stellmotors über den gesamten Verstellweg mitgeführt wird. Über das Verbindungskabel können elektrische Leistung und/oder elektrische Steuersignale übertragen werden. Es ist sicherzustellen, dass in der einen Verfahrrichtung, beispielsweise in der maximal ausgefahrenen Position, keine unzulässige Streckung bzw. Spannung des Verbindungskabels erfolgt und in der anderen Verfahrrichtung, beispielsweise in der maximal eingefahrenen Position, der kleinste zugelassene Biegeradius im Bereich des sich einstellenden Kabelschlepps eingehalten wird.In steer-by-wire steering systems, the steering wheel or the steering operating unit can be adjusted for comfort purposes, as in conventional systems, with regard to the operating position, with axial adjustment along the longitudinal axis of the steering shaft and vertical pivoting being particularly common here. A conventional steering column, for example, describes the EP 3 571 110 B1 . An electric servomotor is usually used for the respective adjustment, which drives the parts to be moved in opposite directions. Provision can be made for the electric servomotor to move or move along with the adjustment movement, ie to be arranged in a stationary manner on the component to be adjusted. In particular for an axial adjustment to be carried out by the servomotor along the longitudinal axis of the steering shaft, there is a requirement for a servomotor that is moved along that the connecting cable of the servomotor is carried along over the entire adjustment path. Electrical power and/or electrical control signals can be transmitted via the connecting cable. It must be ensured that in one direction of movement, e.g. in the maximum extended position, there is no impermissible stretching or tensioning of the connecting cable and in the other direction of movement, e.g. in the maximum retracted position, the smallest permissible bending radius in the area of the cable trail that occurs is observed becomes.

Im Allgemeinen gilt es auch zu berücksichtigen, dass vorgehaltene Kabellängen, um über sie Stellbewegungen im Bedarfsfall ausführen zu können, Gewicht, Volumen und Kosten des jeweiligen Systems erhöhen, beispielsweise einer Lenk-Bedieneinheit. Es besteht ein ständiges Bedürfnis Verbesserungen im Bereich von Verbindungskabeln für Stellmotoren bei Lenk-Bedieneinheiten unter den beschriebenen Gesichtspunkten zu erzielen.In general, it must also be taken into account that lengths of cable that are kept available in order to be able to use them to carry out adjustment movements if necessary increase the weight, volume and costs of the respective system, for example a steering control unit. There is a constant need to achieve improvements in the area of connecting cables for servomotors in steering operating units from the points of view described.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die die Anbindung des Stellmotors einer Lenk-Bedieneinheit im Hinblick auf die Übertragung von elektrischer Leistung und/oder elektrischen Steuersignale verbessern.It is the object of the invention to indicate measures that improve the connection of the servomotor of a steering operating unit with regard to the transmission of electrical power and/or electrical control signals.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Lenk-Bedieneinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.The object is achieved by a steering operating unit with the features of claim 1. Preferred refinements of the invention are specified in the subclaims and the following description, which individually or in combination can represent an aspect of the invention.

Eine Ausführungsform betrifft eine Lenk-Bedieneinheit für ein Steer-by-Wire-Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Rahmenelement, einer teleskopisch entlang einer Längsachse A_L über einen axialen Verstellbereich stellbaren Lenkwelle, einem entlang der Längsachse A_L gegenüber dem Rahmenelement verschiebbaren Schlitten, wobei die Lenkwelle über ihren Verstellbereich von dem Schlitten geführt wird, einem auf dem Schlitten angeordneten und mit dem Rahmenelement zumindest mittelbar in einer Antriebsverbindung stehenden elektrischen Stellmotor zur Längsverschiebung des Schlittens, wobei der Stellmotor über eine Gleitkontaktanordnung mit dem Rahmenelement elektrisch kontaktiert ist.One embodiment relates to a steering control unit for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, with a frame element, a steering shaft that can be adjusted telescopically along a longitudinal axis A _L over an axial adjustment range, a carriage that can be displaced along the longitudinal axis A _L relative to the frame element, wherein the steering shaft is guided over its adjustment range by the carriage, an electric servomotor which is arranged on the carriage and is at least indirectly drive-connected to the frame element for longitudinal displacement of the carriage, the servomotor making electrical contact with the frame element via a sliding contact arrangement.

Der gesamte axiale Stellbereich kann eine Mittelstellung bzw. eine Grundstellung haben. Die Grundstellung braucht nicht zwingend in der geometrischen Mitte zwischen den jeweiligen Endstellungen liegen. Die teleskopierbare Lenkwelle weist zumindest zwei Teile auf, die gegeneinander entlang der Längsachse verschiebbar sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Teil der teleskopierbaren Lenkwelle über ihren Verstellbereich von dem Schlitten geführt ist. Denkbar ist dann, dass das zumindest eine weitere Teil der Lenksäule dann mittelbar über das andere, von dem Schlitten unmittelbar geführte Teil mitgeführt wird. Es kann eine Gehäuseanordnung vorgesehen sein, in der die Lenkwelle zumindest größtenteils aufgenommen ist. Die Gehäuseanordnung kann zumindest mittelbar an dem Rahmenelement gehalten sein. Das Rahmenelement kann aber auch als Einhausung gestaltet sein und als solche fungieren. Die Lenk-Bedieneinheit kann einen auf die Lenkwelle wirkenden Rotationsanschlag umfassen, der eine Rotation der Lenkwelle, die beispielsweise über eine mit der Lenksäule verbundenes Lenkrad bewirkt wird, innerhalb eines Drehwinkelbereichs begrenzt. Die Lenk-Bedieneinheit kann zudem mit einem Force-Feedback-Aktuator verbunden sein, der beispielsweise in eine Eingabeeinheit integriert sein kann und ein Rückstellmoment beziehungsweise Lenkmoment über die Lenkwelle in das Lenkrad einkoppelt. Die Lenk-Bedieneinheit kann elektrisch bzw. steuerungstechnisch mit einem Lenkungsaktuator verbunden ein, der seinerseits in einem Radmodul aufgenommen sein kann. Der über die Lenk-Bedieneinheit, insbesondere über die Eingabeeinheit der Lenkbedieneinheit, sensierte Lenkbefehl kann über den Lenkungsaktuator in ein Lenkmoment zum winkligen Stellen des Radmoduls einschließlich des Rades übersetzt werden. Der Schlitten kann auf zwei Führungsstangen des Rahmenelements längsverschieblich geführt sein. Die zwei Führungsstangen sind parallel zueinander angeordnet und spannen eine Ebene auf. Die Führungsstangen können im Querschnitt betrachtet rund, elliptisch oder eckig, beispielsweise quadratisch, sein. Auf den Führungsstangen kann der Schlitten über entsprechend profilierte Gleitkufen gehalten sein und über die Gleitkufen entlang der Führungsstangen in Richtung der Längsachse A_L verschiebbar sein.The entire axial adjustment range can have a middle position or a basic position. The basic position does not necessarily have to be in the geometric center between the respective end positions. The telescoping steering shaft has at least two parts that are mutually displaceable along the longitudinal axis. It can also be provided that part of the telescoping steering shaft is guided by the carriage over its adjustment range. It is then conceivable that the at least one further part of the steering column is then carried along indirectly via the other part that is guided directly by the carriage. It can be a housing arrangement tion may be provided in which the steering shaft is at least largely included. The housing arrangement can be held at least indirectly on the frame element. However, the frame element can also be designed as an enclosure and function as such. The steering operating unit can include a rotation stop acting on the steering shaft, which limits a rotation of the steering shaft, which is effected, for example, via a steering wheel connected to the steering column, within a rotational angle range. The steering control unit can also be connected to a force feedback actuator, which can be integrated into an input unit, for example, and couples a restoring torque or steering torque into the steering wheel via the steering shaft. The steering operating unit can be connected electrically or in terms of control technology to a steering actuator, which in turn can be accommodated in a wheel module. The steering command sensed via the steering operating unit, in particular via the input unit of the steering operating unit, can be translated via the steering actuator into a steering torque for angular positioning of the wheel module including the wheel. The carriage can be guided in a longitudinally displaceable manner on two guide rods of the frame element. The two guide rods are arranged parallel to each other and span one level. Viewed in cross section, the guide rods can be round, elliptical or angular, for example square. The carriage can be held on the guide rods via correspondingly profiled skids and can be displaced via the skids along the guide rods in the direction of the longitudinal axis A _L .

Über die Gleitkontaktanordnung werden in vorteilhafter Weise kabelbezogen Komponenten ersetzt durch starre oder im Wesentlichen unbewegliche Bauteile. Zum Beispiel können Fixierungselemente für Kabel wegfallen. Bei der Montage ist nicht mehr auf eine initial korrekte Verlegung der Kabel bzw. von Kabelabschnitten zu achten. Insgesamt ergibt sich eine Reduzierung des Bauraumbedarfs, da insbesondere kein Ausbauchen eines Kabels oder von Kabelabschnitten erfolgen kann. Der Bauraumbedarf ist nicht nur reduziert, sondern der Bauraum ist auch definiert bzw. klarer umrissen. Ferner ist von Vorteil, dass ein mechanisches Mitschleppen von Kabeln bzw. Kabelabschnitten wegfällt oder zumindest deutlich reduziert wird, so dass ggf. der elektrische Stellmotor auf eine reduzierte Leistung ausgelegt werden kann. Durch den Wegfall des Kabelschlepps wird auch die Kabellänge reduziert, so dass es zu einem verringerten Spannungsabfall kommt. Eine reduzierte Kabellänge bedeutet auch einen verringerten Einsatz von Materialien, beispielsweise von Kupfer. Die Gleitkontaktanordnung integriert die Leistungs- und Signalübertragung in einem Bauteil. In jedem Fall kann die Gleitkontaktanordnung direkt oder mittelbar mit einem Steuergerät verbunden sein. Somit kann auch der Stellmotor mittelbar über die Gleitkontaktanordnung mit einem Steuergerät verbunden sein.The sliding contact arrangement advantageously replaces cable-related components with rigid or essentially immovable components. For example, fixing elements for cables can be omitted. During assembly, it is no longer necessary to ensure that the cables or cable sections are initially correctly laid. Overall, there is a reduction in the space required, since in particular no bulging of a cable or cable sections can take place. The space requirement is not only reduced, but the space is also defined or more clearly outlined. Furthermore, it is advantageous that there is no mechanical entrainment of cables or cable sections, or at least it is significantly reduced, so that the electric servomotor can be designed for a reduced power if necessary. The cable length is also reduced by the elimination of the cable drag, so that there is a reduced voltage drop. A reduced cable length also means a reduced use of materials, such as copper. The sliding contact arrangement integrates power and signal transmission in one component. In any case, the sliding contact arrangement can be connected directly or indirectly to a control device. The servomotor can thus also be connected indirectly to a control unit via the sliding contact arrangement.

Mit einer derartigen Gleitkontaktanordnung zur Anbindung des Stellmotors können die systemischen Rahmenbedingungen eingehalten werden:

• Befindet sich die Lenk-Bedieneinheit in der Grundstellung bzw. Mittelstellung, muss keine Überlänge eines Verbindungskabels in einem definierten Bauraum verstaut werden. Es stellt sich nicht das Problem, dass dem Verbindungskabel zugewiesener Bauraum sicher und wiederholt eingehalten werden muss.
• Befindet sich die Lenk-Bedieneinheit an einer von der Grundstellung bzw. Mittelstellung abweichenden Position, muss kein Verbindungskabel in einem definierten Bauraum mitgeführt werden und muss diesen nicht immer einhalten.
• Es gibt keine freiliegenden und dynamisch beanspruchten Verbindungskabel, so dass auch das Problem des Ausbauchens bei Bewegung in eine Richtung nicht besteht und es zu keinem Kollidieren mit Nachbarbauteilen kommen kann. Auf das Erfordernis Schutzschläuche einzusetzen kann verzichtet werden.
• Es kann für die Lenk-Bedieneinheit ein großer Verstellbereich bereitgestellt werden. Es kann damit, obwohl keine großen Kabellängen vorgehalten werden müssen, für die Lenksäule ein Verstaufunktion realisiert werden, die ein wichtiges Funktionsmerkmal und eine Hauptanwendung für bzw. bei autonom fahrenden Fahrzeugen darstellt.

With such a sliding contact arrangement for connecting the servomotor, the systemic framework conditions can be met:

• If the steering control unit is in the basic or middle position, no excess length of a connection cable has to be stowed away in a defined installation space. The problem does not arise that the installation space allocated to the connecting cable has to be adhered to reliably and repeatedly.
• If the steering control unit is in a position that deviates from the basic or middle position, no connection cable has to be carried along in a defined installation space and does not always have to comply with this.
• There are no exposed and dynamically stressed connection cables, so that there is no problem of bulging when moving in one direction and there can be no collision with neighboring components. The need to use protective hoses can be dispensed with.
• A large adjustment range can be provided for the steering control unit. Although long cables do not have to be kept available, a stowage function can be implemented for the steering column, which is an important functional feature and a main application for or in autonomously driving vehicles.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Gleitkontaktanordnung einen rahmenseitigen Kontaktträger und einen schlittenseitigen Stromabnehmer auf. Der rahmenseitige Kontaktträger enthält hierbei zweckmäßigerweise eine Mehrzahl an Strombahnen, während der Stromabnehmer eine Mehrzahl an Gleitkontakten enthält. Über einen elektrischen Anschluss kann der Kontaktträger unmittelbar oder mittelbar mit einem Steuergerät verbunden sein. Der schlittenseitige Stromabnehmer kann fest mit dem Schlitten verbunden sein, so er dessen Stellbewegung mit ausführt. Während einer Stellbewegung bleibt ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktträger und dem Stromabnehmer zu jeder Zeit und in jeder Relativposition bestehen. Auch in einer maximal ausgefahrenen Position des Schlittens kann der Stellmotor betrieben werden. Es können Anschraub- oder Montagepunkte in den Kontaktträger integriert werden und so zusätzliche Befestigungselemente ersetzen. In einer konkreten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Stromabnehmer im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Kontaktträger steht.In a preferred embodiment, the sliding contact arrangement has a frame-side contact carrier and a carriage-side current collector. In this case, the frame-side contact carrier expediently contains a plurality of current paths, while the current collector contains a plurality of sliding contacts. The contact carrier can be connected directly or indirectly to a control unit via an electrical connection. The carriage-side current collector can be firmly connected to the carriage so that it carries out the adjustment movement with it. During an adjustment movement, an electrical contact between the contact carrier and the current collector remains at all times and in every relative position. The servomotor can also be operated when the carriage is in a maximum extended position. Screwing or assembly points can be integrated into the contact carrier and thus replace additional fastening elements. In a specific embodiment it can be provided that the Current collector is essentially at right angles to the contact carrier.

Um jederzeit eine elektrische Kontaktierung mit geringen Übergangswiderständen sicherzustellen, kontaktiert der Stromabnehmer unter mechanischer Vorspannung die Strombahnen des Kontaktträgers. Zweckmäßigerweise verläuft eine Längserstreckung des Kontaktträgers parallel zu der Längsachse A_L.In order to ensure electrical contact with low contact resistance at all times, the current collector makes contact with the current paths of the contact carrier under mechanical preload. A longitudinal extent of the contact carrier expediently runs parallel to the longitudinal axis A _L .

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Stromabnehmer über einen Kabelsatz oder eine Stanzgitterbaugruppe mit dem Stellmotor verbunden. Hierdurch lässt sich in vorteilhafterweise ein geometrischer Toleranzausgleich zwischen dem Stellmotor und dem Stromabnehmer darstellen. Auf eine Auslegung im Hinblick auf eine Relativbewegung zwischen dem Stromabnehmer und dem Stellmotor kann verzichtet werden.In a particularly preferred embodiment, the current collector is connected to the servomotor via a cable set or a stamped grid assembly. In this way, a geometric tolerance compensation between the servomotor and the current collector can advantageously be achieved. A design with regard to a relative movement between the current collector and the servomotor can be dispensed with.

Bei einer die Anordnung der Gleitkontaktanordnung betreffende bevorzugten Ausgestaltung ist die Gleitkontaktanordnung innerhalb der zwei Führungsstangen angeordnet.In a preferred embodiment concerning the arrangement of the sliding contact arrangement, the sliding contact arrangement is arranged inside the two guide rods.

Bei einer die Anordnung der Gleitkontaktanordnung betreffende alternativ bevorzugten Ausgestaltung ist die Gleitkontaktanordnung außerhalb der zwei Führungsstangen seitlich benachbart zu einer der beiden Führungsstangen angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung sind zwei Varianten im Hinblick auf die Orientierung der Strombahnen des Kontaktträgers denkbar. Zunächst kann eine durch Strombahnen des Kontaktträgers beschriebene Ebene parallel zu einer Grundfläche des Schlittens verlaufen. Ferner ist es möglich, dass eine durch Strombahnen des Kontaktträgers beschriebene Ebene orthogonal zu einer Grundfläche des Schlittens verläuft.In an alternative preferred embodiment relating to the arrangement of the sliding contact arrangement, the sliding contact arrangement is arranged outside of the two guide rods, laterally adjacent to one of the two guide rods. In this configuration, two variants are conceivable with regard to the orientation of the current paths of the contact carrier. First, a plane described by current paths of the contact carrier can run parallel to a base area of the carriage. Furthermore, it is possible for a plane described by current paths of the contact carrier to run orthogonally to a base area of the carriage.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1: eine perspektivische und ausschnittsweise Ansicht einer Lenk-Bedieneinheit,
2: eine perspektivische und ausschnittsweise Ansicht einer Lenk-Bedieneinheit in einer weiteren Ausführung,
3: eine perspektivische und ausschnittsweise Ansicht einer Lenk-Bedieneinheit in einer weiteren Ausführung.

In the following, the invention is explained by way of example with reference to the attached drawings using preferred exemplary embodiments, it being possible for the features presented below to represent an aspect of the invention both individually and in combination. Show it:

1 : a perspective and partial view of a steering control unit,
2 : a perspective and partial view of a steering control unit in a further embodiment,
3 : a perspective and detail view of a steering operating unit in a further embodiment.

Die 1 zeigt in einer perspektivischen und nur ausschnittsweisen Darstellung eine Lenk-Bedieneinheit 10. Die Lenk-Bedieneinheit 10 kann eine Komponente eines Steer-by-Wire-Lenksystems eines Kraftfahrzeugs sein, wobei das Steer-by-Wire-Lenksystem an sich vorliegend nicht weiter beschrieben wird.The 1 FIG. 1 shows a steering control unit 10 in a perspective and only partial representation. The steering control unit 10 can be a component of a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, the steer-by-wire steering system per se not being described further here .

Strukturell betrachtet umfasst die Lenk-Bedieneinheit 10 ein Rahmenelement 12 und einen entlang einer Längsachse A_L gegenüber dem Rahmenelement 12 verschiebbaren Schlitten 16. Zu diesem Zweck bildet das Rahmenelement 12 vorliegend zwei parallel verlaufende Führungsstangen 28 aus, die vorliegend ein rundes Querschnittsprofil bilden und auf denen der Schlitten 16 über entsprechend profilierte Gleitkufen 34 gehalten ist und über die Gleitkufen 34 entlang der Führungsstangen 28 in Richtung der Längsachse A_L verschiebbar ist. Über das Rahmenelement 12 kann die Lenk-Bedieneinheit 10 an einer tragenden Struktur des Kraftfahrzeugs gehalten sein. Ferner ist eine Lenkwelle 14 vorgesehen, die teleskopisch entlang einer Längsachse A_L über einen axialen Verstellbereich in ihrer axialen Länge verstellbar ist. Eine Verstellung entlang des axialen Verstellbereichs ist über den Doppelpfeil 32 symbolisiert. Die Längsausrichtung der Lenkwelle 14 gibt die Längsachse A_L vor, insofern die Längsachse A_L auch zu der Lenkwelle 14 eingezeichnet ist. Die Lenkwelle 14 wird über ihren axialen Verstellbereich von dem Schlitten 16 geführt.From a structural point of view, the steering operating unit 10 comprises a frame element 12 and a carriage 16 that can be displaced along a longitudinal axis A _L relative to the frame element 12. For this purpose, the frame element 12 forms two parallel guide rods 28, which form a round cross-sectional profile and on which the carriage 16 is held via correspondingly profiled skids 34 and can be displaced via the skids 34 along the guide rods 28 in the direction of the longitudinal axis A _L . The steering operating unit 10 can be held on a supporting structure of the motor vehicle via the frame element 12 . Furthermore, a steering shaft 14 is provided, which is telescopically adjustable in its axial length along a longitudinal axis A _L over an axial adjustment range. An adjustment along the axial adjustment range is symbolized by the double arrow 32 . The longitudinal alignment of the steering shaft 14 specifies the longitudinal axis A _L , insofar as the longitudinal axis A _L is also drawn in with respect to the steering shaft 14 . The steering shaft 14 is guided by the carriage 16 over its axial adjustment range.

Nicht dargestellt ist ein Lenkrad, dass an dem rechten nicht ersichtlichen Ende der Lenksäule befestigt sein kann. Es ist ein elektrischer Stellmotor 18 vorgesehen, der auf dem Schlitten 16 angeordnet ist und der mit dem Rahmenelement 12 zumindest mittelbar in einer Antriebsverbindung steht. Hierbei kann in die Antriebsverbindung eine Getriebeübersetzung eingebunden sein. Über den Stellmotor 18 kann bedarfsweise eine Längsverschiebung des Schlittens 16 entlang der Längsachse A_L gegenüber dem Rahmenelement 12 erfolgen, wodurch eine teleskopische Längenänderung der Lenkwelle 14 bewirkt wird und damit eine Veränderung der Relativposition des Lenkrads gegenüber einer Bedienposition. Weiterhin kann die Lenk-Bedieneinheit 10 eine Vertikalverstellung der Lenkwelle 16 und des mit ihr verbundenen Lenkrads umfassen, welche vorliegend aber nicht beschrieben wird. Auch für die Vertikalverstellung kann ein elektrischer Stellmotor vorgesehen sein.Not shown is a steering wheel that can be attached to the right end of the steering column, which is not visible. An electric servomotor 18 is provided, which is arranged on the carriage 16 and which is at least indirectly in a driving connection with the frame element 12 . In this case, a gear ratio can be integrated into the drive connection. If required, the servomotor 18 can be used to slide the carriage 16 longitudinally along the longitudinal axis A _L relative to the frame element 12, causing a telescopic change in length of the steering shaft 14 and thus a change in the position of the steering wheel relative to an operating position. Furthermore, the steering operating unit 10 can include a vertical adjustment of the steering shaft 16 and the steering wheel connected to it, which is not described here, however. An electric servomotor can also be provided for the vertical adjustment.

Die Lenk-Bedieneinheit umfasst ferner eine Gleitkontaktanordnung 20, die zwischen dem Rahmenelement 12 und dem Schlitten 16 derart angeordnet ist, dass der Stellmotor 18 über die Gleitkontaktanordnung 20 mit dem Rahmenelement 12 elektrisch kontaktiert ist. Die Gleitkontaktanordnung 20 weist einen rahmenseitigen Kontaktträger 22 und einen schlittenseitigen Stromabnehmer 24 auf. Der Kontaktträger 22 kann Befestigungspunkte ausbilden, über die der Kontaktträger 22 an dem Rahmenelement 12 befestigt ist. Vorliegend steht der Stromabnehmer 24 im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Kontaktträger 22. Eine Längserstreckung des Kontaktträgers verläuft parallel zu der Längsachse A_L, so dass eine relative Bewegungsrichtung zwischen dem Schlitten 16 und dem Rahmenelement 12 parallel zu einer relativen Bewegungsrichtung zwischen dem Stromabnehmers 24 und dem Kontaktträger 22 verläuft. Der Stromabnehmer 24 umfasst eine Mehrzahl an elektrischen Gleitkontakten 25. Die Gleitkontakte 25 können auch als Schleifkontakte bezeichnet werden. Zweckmäßigerweise kontaktiert der Stromabnehmer 24 die Strombahnen 30 des Kontaktträgers 22 mit einer definierten mechanischen Vorspannung. Die Anzahl der Gleitkontakte 25 kann der Anzahl der Strombahnen 24 entsprechen.The steering operating unit also includes a sliding contact arrangement 20 which is arranged between the frame element 12 and the carriage 16 in such a way that the servomotor 18 is in electrical contact with the frame element 12 via the sliding contact arrangement 20 . The sliding contact arrangement 20 has a frame-side contact carrier 22 and a carriage-side current collector 24 . The contact carrier 22 can form attachment points the one via which the contact carrier 22 is fastened to the frame element 12 . In the present case, the current collector 24 is essentially perpendicular to the contact carrier 22. A longitudinal extension of the contact carrier runs parallel to the longitudinal axis A _L , so that a relative direction of movement between the carriage 16 and the frame element 12 is parallel to a relative direction of movement between the current collector 24 and the contact carrier 22 runs. The current collector 24 includes a plurality of electrical sliding contacts 25. The sliding contacts 25 can also be referred to as sliding contacts. The current collector 24 expediently contacts the current paths 30 of the contact carrier 22 with a defined mechanical prestress. The number of sliding contacts 25 can correspond to the number of current paths 24 .

Wird der Schlitten 16 entlang der Längsachse A_L bewegt, bleiben die Gleitkontakte 25 des Stromabnehmers 24 in einer elektrischen Verbindung mit dem Kontaktträger 22 bzw. den Strombahnen 24 des Kontaktträgers 22. Vorliegend ist vorgesehen, dass der Stromabnehmer 24 über einen Kabelsatz 26 mit dem Stellmotor 18 verbunden ist. Insgesamt ist der Kabelsatz 26 bezüglich seiner Länge kurz ausgeführt und ist nicht einer Relativbewegung zwischen dem Stromabnehmer 24 und dem Stellmotor 18 ausgesetzt. Der Kabelsatz 26 kann alternativ auch als Stanzgitterbaugruppe ausgeführt sein. In diesem alternativen Fall ist der Stromannehmer 24 als umspritztes Stanzgitter ausgeführt und der Stromabnehmer 24 ist mit dem Stanzgitter verschweißt oder verlötet. In jedem Fall kann der Kontaktträger 22 direkt oder mittelbar mit einem Steuergerät - nicht dargestellt - verbunden sein.If the carriage 16 is moved along the longitudinal axis A _L , the sliding contacts 25 of the current collector 24 remain in an electrical connection with the contact carrier 22 or the current paths 24 of the contact carrier 22. It is provided here that the current collector 24 is connected to the servomotor via a cable set 26 18 is connected. Overall, the cable set 26 is short in terms of its length and is not exposed to a relative movement between the current collector 24 and the servomotor 18 . Alternatively, the cable set 26 can also be designed as a stamped grid assembly. In this alternative case, the current collector 24 is designed as an overmolded stamped grid and the current collector 24 is welded or soldered to the stamped grid. In any case, the contact carrier 22 can be connected directly or indirectly to a control device—not shown.

Bei der in der 1 gezeigten Lenk-Bedieneinheit 10 ist die Gleitkontaktanordnung 20 außerhalb der zwei Führungsstangen 28 seitlich benachbart zu einer der beiden Führungsstangen 28 angeordnet. Hierbei verläuft eine durch die Strombahnen 30 des Kontaktträgers 22 beschriebene Ebene parallel zu einer Grundfläche des Schlittens 16. Die Grundfläche des Schlittens 16 kann vorliegend in der Ebene oder parallel zu der Ebene liegen, die durch die beiden Führungsstangen 28 aufgespannt wird.At the in the 1 Steering operating unit 10 shown, the sliding contact arrangement 20 is arranged laterally adjacent to one of the two guide rods 28 outside of the two guide rods 28 . In this case, a plane described by the current paths 30 of the contact carrier 22 runs parallel to a base of the carriage 16. The base of the carriage 16 can be in the plane or parallel to the plane spanned by the two guide rods 28.

Die 2 zeigt eine Lenk-Bedieneinheit 10, bei der die Strombahnen 30 des Kontaktträgers 22 beschriebene Ebene orthogonal zu einer Grundfläche des Schlittens 16 verläuft. Im Übrigen entspricht diese Ausführung derjenigen Ausführung, die zu 1 beschrieben wurde.The 2 shows a steering operating unit 10 in which the current paths 30 of the contact carrier 22 described plane runs orthogonally to a base of the carriage 16. For the rest, this version corresponds to the version that 1 was described.

Die 3 zeigt eine Lenk-Bedieneinheit 10, bei der die Gleitkontaktanordnung 20 innerhalb der zwei Führungsstangen 28 angeordnet ist. Auch hier wird auf 1 Bezug genommen.The 3 FIG. 12 shows a steering operating unit 10 in which the sliding contact arrangement 20 is arranged within the two guide rods 28. FIG. Also here is on 1 referenced.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Lenk-Bedieneinheitsteering control unit
1212: Rahmenelementframe element
1414: Lenkwellesteering shaft
1616: SchlittenSleds
1818: Stellmotoractuator
2020: Gleitkontaktanordnungsliding contact arrangement
2222: Kontaktträgercontact carrier
2424: Stromabnehmerpantograph
2525: Gleitkontaktsliding contact
2626: Kabelsatzcableset
2828: Führungsstangeguide rod
3030: Strombahncurrent path
3232: Verschieberichtungshift direction
3434: Gleitkufeskid

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 3571110 B1 [0003]

Claims

Steering operating unit (10) for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, with a frame element (12), a steering shaft (14) which can be adjusted telescopically along a longitudinal axis A _L over an axial adjustment range, a steering shaft (14) along the longitudinal axis A _L opposite the frame element (12) displaceable carriage (16), wherein the steering shaft (14) is guided over its adjustment range by the carriage (16), an electrical system arranged on the carriage (16) and at least indirectly in drive connection with the frame element (12). Servomotor (18) for the longitudinal displacement of the carriage (16), the servomotor (18) being in electrical contact with the frame element (12) via a sliding contact arrangement (20).

Steering control unit (10) according to claim 1 , characterized in that the sliding contact arrangement (20) has a frame-side contact carrier (22) and a carriage-side current collector (24).

Steering control unit (10) according to claim 2 , characterized in that the current collector (24) is substantially perpendicular to the contact carrier (22).

Steering control unit (10) according to claim 2 or 3 , characterized in that the current collector (24) contacts current paths (24) of the contact carrier (22) under mechanical prestress.

Steering control unit (10) according to one of claims 2 until 4 , characterized in that the current collector (24) is connected to the servomotor (18) via a cable set (26) or a stamped grid assembly.

Steering control unit (10) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the carriage (16) is guided in a longitudinally displaceable manner on two guide rods (28) of the frame element (12), the sliding contact arrangement (20) being arranged within the two guide rods (28).

Steering control unit (10) according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the carriage (16) is guided in a longitudinally displaceable manner on two guide rods (28) of the frame element (12), the sliding contact arrangement (20) being arranged outside the two guide rods (28) laterally adjacent to one of the two guide rods (28). .

Steering control unit (10) according to claim 7 , characterized in that a plane described by current paths (30) of the contact carrier (22) runs parallel to a base area of the carriage (16).

Steering control unit (10) according to claim 7 , characterized in that a plane described by current paths (30) of the contact carrier (22) runs orthogonally to a base area of the carriage (16).

Steer-by-wire steering system with a steering control unit (10) according to one of Claims 1 until 9 .