DE102022118312A1

DE102022118312A1 - Steering column unit of a steer-by-wire steering system for a vehicle and vehicle with a steering column unit

Info

Publication number: DE102022118312A1
Application number: DE102022118312.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Gradl; Richard Schroeder
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2022-07-21
Filing date: 2022-07-21
Publication date: 2024-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenksäuleneinheit (10) für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Fahrzeugs, umfassend eine in einer Teleskopiereinheit (12) um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkspindel (16) an der ein Lenkrad (18) angeordnet ist, wobei die Teleskopiereinheit (12) ein äußeres Grundrohr aufweist, in dem wenigstens ein teleskopierend axial verschiebbares Mantelrohr (22, 24) aufgenommen ist, wobei das Lenkrad (18) über eine axiale Verschiebung des Mantelrohrs (22, 24) relativ zum Grundrohr zwischen einer eingefahrenen Verstauposition (E) und einer maximal ausgefahrenen Bedienposition (A) verstellbar ist, und wobei die Teleskopiereinheit (12) zumindest ein durch eine Aufprallkraft (F) deformierbares Crashelement (34) aufweist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Mantelrohr (22, 24) eine größere axiale Erstreckung gegenüber dem Grundrohr (20) aufweist, wobei das Mantelrohr (22, 24) in der eingefahrenen Verstauposition (E) an einem dem Lenkrad (18) entfernt liegenden Ende mit einem Überstand (28) aus dem Grundrohr (20) hinausragt. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Lenksäuleneinheit (10).The invention relates to a steering column unit (10) for a steer-by-wire steering system of a vehicle, comprising a steering spindle (16) which is rotatably mounted in a telescoping unit (12) about a longitudinal axis and on which a steering wheel (18) is arranged, the telescoping unit ( 12) has an outer base tube in which at least one telescopically axially displaceable casing tube (22, 24) is accommodated, the steering wheel (18) being moved via an axial displacement of the casing tube (22, 24) relative to the base tube between a retracted stowage position (E) and a maximum extended operating position (A), and wherein the telescoping unit (12) has at least one crash element (34) that can be deformed by an impact force (F). The invention is characterized in that at least one casing tube (22, 24) has a larger axial extent compared to the base tube (20), the casing tube (22, 24) being in the retracted stowage position (E) on one of the steering wheel (18). remote end protrudes from the base tube (20) with a projection (28). The invention further relates to a vehicle with a steering column unit (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenksäuleneinheit eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art sowie ein Fahrzeug, das eine derartige Lenksäuleneinheit umfasst.The invention relates to a steering column unit of a steer-by-wire steering system for a vehicle of the type specified in the preamble of claim 1 and to a vehicle which includes such a steering column unit.

In Steer-by-Wire Lenksystemen ist die mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe aufgelöst. Lenkbefehle werden wie gewohnt durch manuelle Drehung eines Lenkrads über eine Lenkspindel in eine Lenksäuleneinheit eingegeben. Ein eingebrachter Lenkbefehl wird von Drehwinkel- bzw. Drehmomentsensoren erfasst und an ein Steuergerät weitergeleitet. Daraus wird ein Steuersignal bestimmt und an einen Radaktuator abgegeben, der einen entsprechenden Lenkeinschlag der Räder einstellt, um die gewünschte Lenkbewegung auszuführen. Damit der Fahrer über das Lenkmoment eine Rückmeldung erhält, ist die Lenkspindel mit einem elektronisch ansteuerbaren Lenkradaktuator bzw. Force-Feedback-Aktuator gekoppelt, der entsprechend das Lenkrad antreibt und ein Lenkgefühl realisiert.In steer-by-wire steering systems, the mechanical connection between the steering wheel and the steering gear is broken. Steering commands are entered into a steering column unit as usual by manually turning a steering wheel via a steering spindle. An input steering command is detected by rotation angle or torque sensors and forwarded to a control unit. A control signal is determined from this and sent to a wheel actuator, which sets a corresponding steering angle of the wheels in order to carry out the desired steering movement. So that the driver receives feedback about the steering torque, the steering spindle is coupled to an electronically controllable steering wheel actuator or force feedback actuator, which drives the steering wheel accordingly and creates a steering feel.

Es ist bekannt, die Lenksäuleneinheit in Längsrichtung, d.h. in Achsrichtung der Lenkspindel, verstellbar zu gestalten, um im manuellen Fahrbetrieb das Lenkrad in eine Bedienposition anzupassen, die einen bequemen manuellen Lenkeingriff des Fahrers ermöglicht. Im Hinblick auf autonomes Fahren, d.h. wenn kein manueller Lenkeingriff erfolgt, ist die Lenksäuleneinheit in Längsrichtung zusammengeschoben, wodurch das Lenkrad sich in einer Verstauposition außerhalb der Bedienposition befindet, um den Fahrgastraum für eine anderweitige Nutzung freizugeben. Beim Wechsel zwischen autonomen und manuellen Fahrbetrieb weist die Lenksäuleneinheit einen großen Verstellweg zwischen Verstauposition und Bedienbereich auf.It is known to make the steering column unit adjustable in the longitudinal direction, i.e. in the axial direction of the steering spindle, in order to adjust the steering wheel to an operating position in manual driving mode, which enables a comfortable manual steering intervention by the driver. With regard to autonomous driving, i.e. when there is no manual steering intervention, the steering column unit is pushed together in the longitudinal direction, whereby the steering wheel is in a stowed position outside the operating position in order to free the passenger compartment for other use. When switching between autonomous and manual driving mode, the steering column unit has a large adjustment range between the storage position and the operating area.

Die Ausführung einer verstaubaren Lenksäuleneinheit beruht zumeist auf einer axial teleskopierbaren Anordnung von Mantelrohren, bei der beispielsweise ein oder mehrere innere Mantelrohre axial verschiebbar in einem äu-ßeres Grundrohr aufgenommen sind. So kann die Lenksäuleneinheit mehrere Teleskopstufen aufweisen, deren Länge und Anzahl vom zur Verfügung stehenden Bauraum im Cockpit des Fahrzeugs abhängig sind.The design of a stowable steering column unit is usually based on an axially telescopic arrangement of jacket tubes, in which, for example, one or more inner jacket tubes are accommodated in an axially displaceable manner in an outer base tube. The steering column unit can have several telescopic stages, the length and number of which depend on the available installation space in the cockpit of the vehicle.

Bauraumbestimmend ist hier insbesondere die in Fahrzeuglängsrichtung vor der Lenksäuleneinheit angeordnete Stirnwand, welche den Fahrgastraum vom Motorraum abschottet. Die Stirnwand stabilisiert die Karosserie, um Fahrzeuginsassen bei Unfällen zu schützen. Beim Frontcrash hält sie unter anderem die in Richtung Fahrgastraum drängenden Komponente zurück und kann aufgrund starker Deformation in Fahrzeuglängrichtung in einen crashsensiblen Bereich vor der Armaturentafel intrudieren. Dabei ist auszuschließen, dass es zu einer Beaufschlagung der Lenksäuleneinrichtung durch die Stirnwand kommt, um die Rückhaltefunktion des Airbagsystems im Lenkrad nicht zu gefährden.What determines the installation space here is in particular the front wall arranged in front of the steering column unit in the longitudinal direction of the vehicle, which seals off the passenger compartment from the engine compartment. The firewall stabilizes the body to protect vehicle occupants in the event of an accident. In the event of a front crash, it holds back, among other things, the component pushing towards the passenger compartment and, due to strong deformation in the longitudinal direction of the vehicle, can intrude into a crash-sensitive area in front of the dashboard. It must be ruled out that the steering column device is impacted by the front wall so as not to endanger the restraint function of the airbag system in the steering wheel.

Unter Einhaltung der oben beschriebenen Anforderungen können die einzelnen Mantelrohre bzw. Teleskopstufen der Lenksäuleneinheit nur sehr kurz ausgeführt werden. Dadurch sind mehrere Teleskopstufen notwendig, um das Lenkrad komplett oder nur teilweise zu verstauen, so dass die Komplexität der Lenksäuleneinheit aufgrund einer Vielzahl von Bauteilen und der erforderliche Bauraum in Fahrzeugquer- und Fahrzeughochrichtung erhöht wird.In compliance with the requirements described above, the individual casing tubes or telescopic steps of the steering column unit can only be made very short. As a result, several telescopic levels are necessary in order to stow the steering wheel completely or only partially, so that the complexity of the steering column unit is increased due to a large number of components and the required installation space in the vehicle's transverse and vertical directions.

Aus dem Stand der Technik sind verstaubare Lenksäuleneinheiten hinreichend bekannt. So beschreibt die US 6 390 505 B1 eine Lenksäuleneinheit, die über einen Teleskopmechanismus sowie einen Neigungsverstellmechanismus die Lenkradposition einstellt. Die Mechanismen umfassen jeweils einen motorisierten linearen Stellantrieb, der über ein Kraftrückkopplungssystem angesteuert sind. Ein Fahrer übt während der Einstellung der Lenkradposition von außen auf das Lenkrad Kräfte aus, die von Sensoren erfasst werden. Ein Steuergerät reagiert auf die Sensoren, um die Stellglieder so zu betätigen, dass das Lenkrad in Verstellrichtungen positioniert wird, die den Richtungen der vom Fahrer aufgebrachten Teleskop- und Neigungskräfte entspricht.Stowable steering column units are well known from the prior art. That's how it describes US 6,390,505 B1 a steering column unit that adjusts the steering wheel position via a telescopic mechanism and a tilt adjustment mechanism. The mechanisms each include a motorized linear actuator that is controlled via a force feedback system. While adjusting the steering wheel position, a driver exerts forces on the steering wheel from the outside, which are detected by sensors. A controller responds to the sensors to actuate the actuators to position the steering wheel in adjustment directions corresponding to the directions of telescoping and tilt forces applied by the driver.

In der DE 10 2018 211 041 A1 ist eine Lenksäuleneinheit eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug beschrieben, die eine Teleskopiereinheit umfasst, in der eine Lenkspindel um eine Längsachse drehbar gelagert ist. Die Teleskopiereinheit weist mindestens ein verstellbar in einem Grundrohr geführtes Mantelrohr auf, das in Richtung der Längsachse um einen Verstellweg mit unterschiedlicher Verstellkraft in mindestens einen Komfortbereich und mindestens einen Übergangsbereich bringbar ist.In the DE 10 2018 211 041 A1 a steering column unit of a steer-by-wire steering system for a vehicle is described, which comprises a telescoping unit in which a steering spindle is rotatably mounted about a longitudinal axis. The telescoping unit has at least one casing tube which is guided in an adjustable manner in a base tube and which can be brought into at least one comfort area and at least one transition area in the direction of the longitudinal axis by an adjustment path with different adjustment forces.

Die DE 10 2015 224 602 A1 beschreibt eine Lenksäuleneinheit für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Fahrzeugs, umfassend eine Stelleinheit, die eine in einer Teleskopiereinheit um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkspindel umfasst. Die Teleskopiereinheit weist ein Grundrohr auf, in dem zumindest ein Mantelrohr bezüglich der Längsachse drehfest angeordnet und teleskopierend axial verschiebbar gelagert ist. Das Mantelrohr ist relativ zum Grundrohr mittels eines Stellantriebs axial ein- und ausfahrbar. Der Stellantrieb umfasst einen Spindeltrieb mit einer parallel zur Längsachse angeordneten Gewindespindel, die von einem elektrischen Stellmotor angetrieben ist. Die Gewindespindel erstreckt sich bevorzugt koaxial innerhalb des Grundrohrs und ist in eine Spindelmutter eingeschraubt, die drehfest an dem aufgenommenen Mantelrohr insbesondere koaxial angebracht ist.The DE 10 2015 224 602 A1 describes a steering column unit for a steer-by-wire steering system of a vehicle, comprising an actuating unit which includes a steering spindle rotatably mounted in a telescoping unit about a longitudinal axis. The telescoping unit has a base tube in which at least one casing tube is arranged in a rotationally fixed manner with respect to the longitudinal axis and is mounted in a telescoping, axially displaceable manner. The casing pipe can be axially retracted and extended relative to the base pipe by means of an actuator. The actuator includes a spindle drive with a threaded spindle arranged parallel to the longitudinal axis and driven by an electric servomotor. The threaded spindle preferably extends coaxially within the Base tube and is screwed into a spindle nut, which is attached to the casing tube in a rotationally fixed manner, in particular coaxially.

In der DE 10 2019 214 332 A1 ist eine gattungsbildende Lenksäuleneinheit für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Fahrzeugs beschrieben. Die Lenksäuleneinheit ist mit einem Lenkrad zur Ansteuerung einer Lenkbewegung des Fahrzeugs verbunden und umfasst eine Teleskopiereinheit zur Verschiebung einer Lenkradposition entlang einer Teleskopierrichtung, einen innerhalb der Teleskopiereinheit angeordneten Lenkradaktuator zur Rückkopplung einer auf die Lenksäuleneinheit wirkenden Kraft an einen Fahrer des Fahrzeugs, sowie eine zwischen der Teleskopiereinheit und dem Lenkrad angeordnete Lenkspindel zur Übertragung einer Lenkbewegung. Die Lenksäuleneinheit weist zumindest ein Crashelement zum Abfangen eines Kraftimpulses auf die Lenksäuleneinheit auf.In the DE 10 2019 214 332 A1 a generic steering column unit for a steer-by-wire steering system of a vehicle is described. The steering column unit is connected to a steering wheel for controlling a steering movement of the vehicle and includes a telescoping unit for shifting a steering wheel position along a telescoping direction, a steering wheel actuator arranged within the telescoping unit for feeding back a force acting on the steering column unit to a driver of the vehicle, and one between the telescoping unit and the steering wheel arranged steering spindle for transmitting a steering movement. The steering column unit has at least one crash element for intercepting a force impulse on the steering column unit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebene verstellbare Lenksäuleneinheit derart weiterzubilden, dass ein großer Verstellweg der Lenksäuleneinheit in Längsrichtung erreicht ist, ohne den zur Verfügung stehenden Bauraum eines Fahrzeugs einzuschränken, wobei die Lenksäuleneinheit den Sicherheitsanforderungen gerecht wird und einen einfachen Aufbau aufweist.The invention is based on the object of developing an adjustable steering column unit specified in the preamble of claim 1 in such a way that a large adjustment path of the steering column unit in the longitudinal direction is achieved without restricting the available installation space of a vehicle, the steering column unit meeting the safety requirements and a simple Has structure.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.This task is solved by the characterizing features of patent claim 1 in conjunction with its generic features.

In bekannter Art und Weise umfasst eine verstellbare Lenksäuleneinheit eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug eine Teleskopiereinheit, in der eine um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkspindel angeordnet ist. An der Lenkspindel ist ein Lenkrad drehbar gelagert, das zur Eingabe eines Lenkbefehls eines Fahrers des Fahrzeugs dient.In a known manner, an adjustable steering column unit of a steer-by-wire steering system for a vehicle comprises a telescoping unit in which a steering spindle rotatably mounted about a longitudinal axis is arranged. A steering wheel is rotatably mounted on the steering spindle and is used to input a steering command from a driver of the vehicle.

Die Teleskopiereinheit weist ein äußeres Grundrohr auf, in dem mindestens ein in Längsrichtung teleskopierend axial verschiebbares Mantelrohr insbesondere koaxial aufgenommen ist. Das Mantelrohr ist gegenüber dem Grundrohr in Längsrichtung drehfest gelagert. Es ist beispielsweise denkbar, dass es sich bei der Teleskopiereinheit um eine Mehrfach-Teleskopiereinheit handelt, deren Grundrohr ein erstes Mantelrohr aufnimmt, in dem wiederum ein zweites Mantelrohr drehfest und teleskopierend axial verschiebbar gelagert ist.The telescoping unit has an outer base tube in which at least one casing tube, which is telescopically axially displaceable in the longitudinal direction, is accommodated, in particular coaxially. The casing pipe is mounted in a rotationally fixed manner relative to the base pipe in the longitudinal direction. It is conceivable, for example, that the telescoping unit is a multiple telescoping unit, the base tube of which accommodates a first casing tube, in which a second casing tube is in turn mounted in a rotationally fixed and telescoping axially displaceable manner.

Das Mantelrohr ist relativ zum äußeren Grundrohr axial zwischen einer eingefahrenen Verstauposition des Lenkrads und einer maximal ausgefahrenen Bedienposition des Lenkrads über einen Verstellweg entlang einer Teleskopierrichtung insbesondere stufenlos verstellbar. In der Verstauposition des Lenkrads, beispielsweise im automatisierten Fahrbetrieb, ist die Teleskopiereinheit vollständig zusammengeschoben und das Mantelrohr ist maximal vom Grundrohr überdeckt. Dabei ist das Lenkrad aus dem Zugriffsbereich eines Fahrzeugnutzers nah an einer Armaturentafel im Cockpit des Fahrzeugs angeordnet. Im manuellen Fahrbetrieb wird das Lenkrad über die Teleskopiereinheit in eine ergonomisch sinnvolle Bedienposition verstellt, die insbesondere zwischen der Verstauposition und einer maximal ausgefahrenen, fahrerseitigen Bedienposition eingestellt sein kann. In der maximal ausgefahren Bedienposition ist das Mantelrohr über den maximalen Verstellweg gegenüber dem Grundrohr verschoben.The casing tube is axially adjustable relative to the outer base tube, in particular continuously, between a retracted stowage position of the steering wheel and a maximum extended operating position of the steering wheel via an adjustment path along a telescoping direction. In the stowed position of the steering wheel, for example in automated driving mode, the telescoping unit is completely pushed together and the casing tube is maximally covered by the base tube. The steering wheel is located close to a dashboard in the cockpit of the vehicle from the access area of a vehicle user. In manual driving mode, the steering wheel is adjusted via the telescoping unit into an ergonomically sensible operating position, which can be set in particular between the stowage position and a maximum extended, driver-side operating position. In the maximum extended operating position, the casing tube is displaced relative to the base tube over the maximum adjustment path.

Ferner weist die Teleskopiereinheit zumindest ein Crashelement auf, das sich bei einer Aufprallkraft deformieren kann. Für den Fall, dass eine eingeleitete Crashkraft eine Grenzkraft überschreitet, ist die Lenksäuleneinrichtung beispielsweise über das Crashelement in der Lage kinetische Energie in Verformung umzuwandeln.Furthermore, the telescoping unit has at least one crash element that can deform in the event of an impact force. In the event that an initiated crash force exceeds a limit force, the steering column device is able to convert kinetic energy into deformation, for example via the crash element.

Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Mantelrohr gegenüber dem Grundrohr mit einer größeren axialen Erstreckung ausgebildet, wobei das Mantelrohr in der eingefahrenen Verstauposition an einem dem Lenkrad entfernt liegenden Ende mit einem Überstand aus dem Grundrohr hinausragt. In der Verstauposition überdeckt das Grundrohr den Überstand des Mantelrohrs nicht.According to the invention, at least one jacket tube is designed with a larger axial extension compared to the base tube, with the jacket tube protruding from the base tube with a projection in the retracted stowed position at an end remote from the steering wheel. In the stowed position, the base tube does not cover the projection of the casing tube.

Durch das wenigstens eine Mantelrohr, das gegenüber dem Grundrohr einen Überstand aufweist, d.h. mit einer axialen Verlängerung gegenüber dem Grundrohr ausgebildet ist, ist der Verstellweg der Lenksäuleneinrichtung zwischen der eingefahrenen Verstauposition und der maximal ausgefahrenen Endposition der Lenkradposition in Fahrzeuglängsrichtung erhöht bzw. verlängert. Das Mantelrohr kann beim Verstellen des Lenkrads insbesondere um den Überstand verlängert aus dem Grundrohr axial herausgefahren werden. Dadurch kann das Lenkrad einerseits bis zur maximal ausgefahrenen Bedienposition in eine für den Fahrzeugnutzer komfortable Bedienposition ausgefahren werden und andererseits ist es möglich das Lenkrad in der Verstauposition komplett aus dem Zugriffsbereich des Fahrzeugnutzers vollständig in der Armaturentafel des Cockpits zu versenken. Mit anderen Worten ist durch den Überstand des Mantelrohrs eine verbesserte Verstaubarkeit des Lenkrads erreicht. In vorteilhafter Weise ermöglicht die Erfindung eine Erhöhung des Verstellwegs zwischen zwei extremen Lenkradpositionen ohne zusätzliche Bauteile zu verwenden.Due to the at least one casing tube, which has a projection relative to the base tube, i.e. is designed with an axial extension relative to the base tube, the adjustment path of the steering column device between the retracted stowage position and the maximum extended end position of the steering wheel position in the longitudinal direction of the vehicle is increased or extended. When adjusting the steering wheel, the casing tube can be extended axially from the base tube, in particular by the projection. This means that, on the one hand, the steering wheel can be extended to the maximum extended operating position in an operating position that is comfortable for the vehicle user and, on the other hand, it is possible to completely retract the steering wheel into the dashboard of the cockpit in the stowed position, completely out of the vehicle user's access area. In other words, the protrusion of the casing tube improves the stowability of the steering wheel. The invention advantageously enables the adjustment path to be increased between two extreme steering wheel positions without using additional components.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ragt der Überstand des Mantelrohrs in der eingefahrenen Verstauposition und im eingebauten Zustand der Lenksäuleneinrichtung in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne in einen Zwischenraum zwischen einer Karosserie-Stirnwand und einer Armaturentafel des Fahrzeugs hinein. Dabei richtet sich eine axiale Baulänge des Überstandes nach einem für die Lenksäuleneinrichtung zur Verfügung stehenden Bauraum des Cockpits des Fahrzeugs.According to an advantageous embodiment, the projection of the casing tube projects forward in the vehicle's longitudinal direction into a space between a body bulkhead and a dashboard of the vehicle in the retracted stowage position and in the installed state of the steering column device. An axial length of the projection depends on the installation space in the cockpit of the vehicle that is available for the steering column device.

Die stabilisierende Karosserie-Stirnwand begrenzt einen Fahrgastraum und trennt sie vom Motorraum des Fahrzeugs ab. Auf der dem Motorraum abgewandten Seite der Stirnwand ist die Armaturentafel bzw. Instrumententafel des Fahrgastraums angeordnet. Bei Unfällen schützt die Stirnwand Fahrzeuginsassen, indem sie in Richtung Fahrgastraum drängende Komponente zurückhält. Zwischen der Armaturentafel und der Karosserie-Stirnwand erstreckt sich in Fahrzeuglängsrichtung in bekannter Weise ein Zwischenraum, der einen crashsensiblen Bauraum darstellt, und in den die Stirnwand aufgrund starker Deformation bei einem Crash intrudieren kann.The stabilizing body bulkhead delimits a passenger compartment and separates it from the engine compartment of the vehicle. The dashboard or instrument panel of the passenger compartment is arranged on the side of the bulkhead facing away from the engine compartment. In the event of an accident, the firewall protects vehicle occupants by holding back components that are pushing towards the passenger compartment. In a known manner, a gap extends between the dashboard and the body bulkhead in the longitudinal direction of the vehicle, which represents a crash-sensitive installation space and into which the bulkhead can intrude due to strong deformation in the event of a crash.

Im eingebauten Zustand der Lenksäuleneinheit erstreckt sich der Überstand in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne in den schon vorhandenen crashsensiblen Zwischenraum. Dadurch nutzt die erfindungsgemäße Lenksäuleneinrichtung einen schon vorhandenen Bauraum, um in vorteilhafter Weise den Verstellweg der Lenksäuleneinheit zu erhöhen ohne einen Raumbedarf in Fahrzeughoch- und/oder Fahrzeugquerrichtung zu erweitern und ohne zusätzliche Bauteile in die Lenksäuleneinheit zu integrieren.When the steering column unit is installed, the projection extends forward in the longitudinal direction of the vehicle into the existing crash-sensitive space. As a result, the steering column device according to the invention uses an existing installation space in order to advantageously increase the adjustment path of the steering column unit without expanding the space required in the vehicle vertical and/or vehicle transverse direction and without integrating additional components into the steering column unit.

Bevorzugt weist das den Überstand aufweisende Mantelrohr das Crashelement auf. Das Mantelrohr, das in der Verstauposition mit dem Überstand in Längsrichtung über das Grundrohr hervorsteht, weist eine verformbare Komponente auf. Die verformbare Komponente stellt eine Schwachstelle dar, die derart eingestellt ist, dass sie bei einer vorbestimmten, insbesondere in axialer Richtung wirkenden Crashkraft durch Absorbieren von Crashenergie deformiert wird. Dadurch ist in der Verstauposition die Gefahr einer Beaufschlagung des Mantelrohrs und/oder eine Verschiebung des verlängerten Mantelrohrs in den Fahrgastraum infolge eines starken Frontalunfalls ausgeschlossen. In der Bedienposition kann das Lenkrad durch die Deformation des Crashelements am Mantelrohr direkt in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne in eine günstige Position gebracht werden, um den Fahrer vor einem Verletzungsrisiko insbesondere durch Auftreffen auf das Lenkrad zu schützen.The casing tube having the projection preferably has the crash element. The casing tube, which protrudes longitudinally beyond the base tube in the stowed position, has a deformable component. The deformable component represents a weak point that is set such that it is deformed by absorbing crash energy at a predetermined crash force, particularly in the axial direction. This eliminates the risk of impact on the casing tube and/or displacement of the extended casing tube into the passenger compartment as a result of a severe frontal accident in the stowed position. In the operating position, the steering wheel can be brought into a favorable position directly in the longitudinal direction of the vehicle by deforming the crash element on the casing tube in order to protect the driver from the risk of injury, particularly from hitting the steering wheel.

Das Crashelement kann beispielsweise zur Verkürzung bzw. Verkleinerung des Mantelrohrs dienen. Es ist denkbar, dass das Crashelement beispielsweise durch Biegen, Falten, Einklappen, Zerspanen, ziehharmonikaartiges Zusammengeschoben oder dergleichen verformt wird, um den im Normalzustand bzw. den vor dem Crash vorhandenen Überstand des Mantelrohres in Längsrichtung aufzuheben. Dadurch wird das Verletzungsrisiko verringert und das Sicherheitsniveau erhöht.The crash element can be used, for example, to shorten or reduce the size of the casing tube. It is conceivable that the crash element is deformed, for example by bending, folding, folding, machining, pushing it together in an accordion-like manner or the like, in order to eliminate the protrusion of the casing tube in the longitudinal direction that is present in the normal state or before the crash. This reduces the risk of injury and increases the level of safety.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Crashelement wenigstens eine Sollbruchstelle auf, die in der eingefahrenen Verstauposition an einem Übergang vom Überstand zu dem vom Grundrohr überdeckten Mantelrohr ausgebildet ist. Für den Fall eines Frontcrashes ist vorgesehen, dass das Mantelrohr sich an der Sollbruchstelle verformt, d.h. es wird im eingebauten Zustand der Lenksäuleneinheit in der eingefahrenen Verstauposition am Übergang vom Überstand zum restlichen Mantelrohr, das vom Grundrohr überdeckt ist, deformiert. Das verhindert, dass das Mantelrohr durch die sich in Richtung Fahrgastraum bewegende Stirnwand ebenfalls in Richtung Fahrgastraum geschoben wird und in diesen eindringt und/oder dass das Mantelrohr die Stirnwand durchdringt. In vorteilhafter Weise eine Beaufschlagung der Lenksäuleneinrichtung durch die Stirnwand verhindert, und die Rückhaltefunktion des Airbagsystems im Lenkrad ist nicht gefährdet.According to a preferred embodiment, the crash element has at least one predetermined breaking point, which is formed in the retracted stowed position at a transition from the protrusion to the casing tube covered by the base tube. In the event of a front crash, it is provided that the jacket tube deforms at the predetermined breaking point, i.e. it is deformed when the steering column unit is installed in the retracted stowage position at the transition from the protrusion to the remaining jacket tube, which is covered by the base tube. This prevents the casing tube from being pushed towards the passenger compartment by the end wall moving towards the passenger compartment and from penetrating into it and/or from the casing tube penetrating the front wall. Advantageously, the steering column device is prevented from being acted upon by the front wall, and the restraint function of the airbag system in the steering wheel is not endangered.

Für den Fall, dass das Lenkrad sich in einer ausgefahrenen Bedienposition befindet, ist die Sollbruchstelle innerhalb des Grundrohrs angeordnet. Im Crashfall gibt die Sollbruchstelle nach, die Teleskopeinheit bricht beim Aufprall zusammen und das Lenkrad kann in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne, d.h. in Richtung Armaturentafel, in eine günstige Position gebracht werden, um das Verletzungsrisiko des Fahrers zu reduzieren.In the event that the steering wheel is in an extended operating position, the predetermined breaking point is arranged within the base tube. In the event of a crash, the predetermined breaking point gives way, the telescopic unit collapses upon impact and the steering wheel can be moved forward in the longitudinal direction of the vehicle, i.e. towards the dashboard, in order to reduce the risk of injury to the driver.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sollbruchstelle als eine Materialverprägung ausgebildet, die wenigstens zwei überlappende Hohlprofilelemente miteinander verriegelt, die im Crashfall teleskopierend zusammenschieben. Das Mantelrohr kann im Bereich des Crashelements doppelschichtig ausgebildet sein, wobei ein äußeres Hohlprofilelement ein inneres Hohlprofilelemente eng umschließt. Das äußere Hohlprofilelement und das innere Hohlprofilelement sind über die Materialverprägung miteinander verriegelt, beispielsweise über erhöhte bzw. versunkenen Reliefs oder Entkopplungssicken eines Metallstanzverfahrens.According to a preferred embodiment, the predetermined breaking point is designed as a material embossment that locks at least two overlapping hollow profile elements together, which telescope together in the event of a crash. The casing tube can be designed with a double layer in the area of the crash element, with an outer hollow profile element closely surrounding an inner hollow profile element. The outer hollow profile element and the inner hollow profile element are locked together via the material embossing, for example via raised or sunken reliefs or decoupling beads of a metal stamping process.

Die Materialverprägung ist derart konstruiert, dass bei einer ausreichend gro-ßen Kraft gebrochen oder abgeschert wird, damit die Hohlprofilelemente sich teleskopierend zusammenschieben lassen, wodurch die Verlängerung des Mantelrohrs durch den Überstand aufgehoben wird. So ist die Teleskopiereinheit in der Lage, ein Zusammenschieben sowohl von der Vorderseite des Fahrzeugs her aufzunehmen, z.B. um ein Eindringen der sich verlagernden Stirnwand zu verhindern, als auch sich von dem Fahrer des Fahrzeugs weg zusammenzuschieben, z.B. beim Auftreffen des Fahrers auf das Lenkrad.The material embossing is designed in such a way that it breaks or shears off when a sufficiently large force is applied so that the hollow profile elements can be pushed together in a telescopic manner. whereby the extension of the casing tube is canceled out by the protrusion. The telescoping unit is thus able to accommodate a collapse both from the front of the vehicle, for example to prevent the shifting front wall from penetrating, and to collapse away from the driver of the vehicle, for example when the driver hits the steering wheel.

In einer alternativen Ausgestaltung bewirkt die Sollbruchstelle im Crashfall ein Abtrennen des Überstandes vom Mantelrohr. Die Sollbruchstelle ist beispielsweise als ein Schwächungsbereich, eine Materialverjüngung oder dergleichen zwischen dem Überstand und dem restlichen Mantelrohr ausgebildet. Bei Belastung oder Überlast bricht die Sollbruchstelle auf vorhersagbare Weise, um den Überstand an der Sollbruchstelle vom Mantelrohr abzutrennen. Es ist denkbar, dass die Sollbruchstelle zum Beispiel als eine Kerbe, eine Perforation oder eine Ritzspur ausgebildet ist.In an alternative embodiment, the predetermined breaking point causes the protrusion to be separated from the casing tube in the event of a crash. The predetermined breaking point is designed, for example, as a weakening area, a material taper or the like between the projection and the remaining casing tube. Under load or overload, the predetermined breaking point breaks in a predictable manner to separate the protrusion at the predetermined breaking point from the casing pipe. It is conceivable that the predetermined breaking point is designed, for example, as a notch, a perforation or a scratch mark.

Bevorzugt weist die Teleskopiereinheit einen Lenkradaktuator bzw. Force-Feedback-Aktuator auf, der lenkradseitig innerhalb des Mantelrohrs integriert ist. Die Lenkspindel und das Lenkrad sind mit einem elektronisch ansteuerbaren Lenkradaktuator gekoppelt, d.h. ein Force-Feedback-Aktuator, der das Lenkrad entsprechend antreibt und ein Lenkgefühl realisiert, damit der Fahrer über das von einer Lenkachse mechanisch entkoppelte Lenkrad eine Rückmeldung über ein Lenkmoment erhält. Der Lenkradaktuator ist im Mantelrohr lenkradnah integriert, d.h. er ist auf einem dem Lenkrad zugewendeten Ende geschützt im Mantelrohr untergebracht und drehfest mit der Lenkspindel verbunden und kann aktiv ein Drehmoment in die Lenkspindel einkoppeln, so dass abhängig von gemessenen oder vorgegebenen Parametern der Eindruck einer mechanischen Rückmeldung des Lenksystems am Lenkrad erzeugt wird. Durch die Integration des Lenkradaktuators in das Mantelrohr ist eine besonders kompakte Bauform der Lenksäuleneinheit gestaltet.The telescoping unit preferably has a steering wheel actuator or force feedback actuator, which is integrated on the steering wheel side within the casing tube. The steering spindle and the steering wheel are coupled to an electronically controllable steering wheel actuator, i.e. a force feedback actuator that drives the steering wheel accordingly and creates a steering feel so that the driver receives feedback about a steering torque via the steering wheel, which is mechanically decoupled from a steering axle. The steering wheel actuator is integrated in the casing tube close to the steering wheel, i.e. it is protected in the casing tube on one end facing the steering wheel and is connected to the steering spindle in a rotationally fixed manner and can actively couple a torque into the steering spindle, so that depending on measured or specified parameters, the impression of mechanical feedback of the steering system is generated on the steering wheel. By integrating the steering wheel actuator into the casing tube, a particularly compact design of the steering column unit is created.

In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Teleskopiereinheit einen motorischen Verstellantrieb auf, der mit dem Mantelrohr und dem Grundrohr gekoppelt ist, um das Mantelrohr in Längsrichtung relativ zum Grundrohr zu verstellen. Die Verstellung des Mantelrohrs in Längsrichtung kann somit motorisch erfolgen. Der Verstellantrieb kann beispielsweise einen in der Teleskopiereinheit integrierten Spindeltrieb umfassen, bei dem eine Spindelmutter und eine darin eingeschraubte Gewindespindel relativ zueinander motorisch drehend antreibbar sind, wodurch eine Relativbewegung in Achsrichtung der Gewindespindel bewirkt wird. Die Spindelmutter und die Gewindespindel greifen an das Mantelrohr und das Grundrohr an, wodurch diese axial relativ zueinander bewegbar sind. So kann die Lenksäuleneinheit eine besonders kompakte und funktionssichere Bauform aufweisen, die es ermöglicht das Lenkrad fahrerindividuell in Längsrichtung zu positionieren oder das Lenkrad komplett in der Armaturentafel zu verstauen.In a preferred development, the telescoping unit has a motorized adjustment drive which is coupled to the jacket tube and the base tube in order to adjust the jacket tube in the longitudinal direction relative to the base tube. The adjustment of the casing tube in the longitudinal direction can therefore be done by motor. The adjusting drive can, for example, comprise a spindle drive integrated in the telescoping unit, in which a spindle nut and a threaded spindle screwed into it can be driven to rotate relative to one another, thereby causing a relative movement in the axial direction of the threaded spindle. The spindle nut and the threaded spindle engage the casing tube and the base tube, making them axially movable relative to one another. The steering column unit can have a particularly compact and functionally reliable design, which makes it possible to position the steering wheel in the longitudinal direction for the driver or to stow the steering wheel completely in the dashboard.

Bevorzugt ist der Verstellantrieb über ein mit dem Lenkrad verbundenes Kraftrückkopplungssystem betätigbar, das wenigsten einen Sensor und eine Steuereinrichtung aufweist. Der Sensor ist am Lenkrad angeordneten und ist dazu ausgebildet ist, eine von außen auf das Lenkrad ausgeübte Einstellkraft auf das Lenkrad zu erfassen. Die Steuereinrichtung, die auf den Sensor reagiert, betätigt den Verstellantrieb, um die Lenkradposition über den Verstellweg in die Richtung zu verschieben, die der durch den Fahrer auf das Lenkrad ausgeübten externen Kraft entspricht.Preferably, the adjustment drive can be actuated via a force feedback system connected to the steering wheel, which has at least one sensor and one control device. The sensor is arranged on the steering wheel and is designed to detect an adjusting force exerted on the steering wheel from outside. The control device, which responds to the sensor, actuates the adjustment drive to move the steering wheel position over the adjustment path in the direction that corresponds to the external force exerted on the steering wheel by the driver.

Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug das ein Steer-by-Wire Lenksystem umfasst, welches eine verstellbare Lenksäuleneinheit aufweist. Die Lenksäuleneinheit umfasst eine längenverstellbare Teleskopiereinheit, an der ein Lenkrad angeordnet ist, das mit einem Lenkradaktuator zur Rückmeldung eines Lenkmoments gekoppelt ist.The invention further relates to a vehicle which includes a steer-by-wire steering system which has an adjustable steering column unit. The steering column unit includes a length-adjustable telescoping unit on which a steering wheel is arranged, which is coupled to a steering wheel actuator for feedback of a steering torque.

Die Teleskopiereinheit weist ein Grundrohr auf, in dem wenigstens ein Mantelrohr teleskopierend axial aufgenommen ist. Das Grundrohr ist in einer mit der Fahrzeugkarosserie verbindbaren Trageinheit verstellbar gehalten, insbesondere höhenverstellbar. Zur Höhenverstellung kann die Teleskopiereinheit relativ zur Trageinheit quer zur Längsachse in Höhenrichtung verstellbar angebracht sein, um die Höhe des Lenkrads relativ zur Fahrerposition einstellen zu können. Das kann beispielsweise mittels eines motorischen Verstellantriebs erfolgen, der insbesondere über ein mit dem Lenkrad verbundenes Kraftrückkopplungssystem betätigbar ist.The telescoping unit has a base tube in which at least one casing tube is accommodated axially in a telescopic manner. The base tube is held adjustable, in particular height-adjustable, in a support unit that can be connected to the vehicle body. For height adjustment, the telescoping unit can be mounted so that it can be adjusted relative to the support unit transversely to the longitudinal axis in the height direction in order to be able to adjust the height of the steering wheel relative to the driver's position. This can be done, for example, by means of a motorized adjustment drive, which can be actuated in particular via a force feedback system connected to the steering wheel.

Die Teleskopiereinheit weist erfindungsgemäß wenigstens ein Mantelrohr auf, das gegenüber dem Grundrohr mit einem Überstand ausgebildet ist, wobei das Mantelrohr in einer eingefahrenen Verstauposition des Lenkrads an einem dem Lenkrad entfernt liegenden Ende mit einem Überstand aus dem Grundrohr hinausragt. In der Verstauposition ist der Überstand des Mantelrohrs nicht vom Grundrohr überdeckt, sondern ragt in einen crashsensiblen Zwischenraum des Fahrzeugs, der sich in Fahrzeuglängsrichtung zwischen der Stirnwand und der Armaturentafel erstreckt.According to the invention, the telescoping unit has at least one casing tube which is designed with a projection relative to the base tube, the casing tube protruding from the base tube with a projection in a retracted stowage position of the steering wheel at an end remote from the steering wheel. In the stowed position, the projection of the casing tube is not covered by the base tube, but protrudes into a crash-sensitive space in the vehicle, which extends in the longitudinal direction of the vehicle between the front wall and the dashboard.

Dabei weist das den Überstand aufweisende Mantelrohr ein Crashelement auf, das wenigstens eine Sollbruchstelle aufweist, die in der eingefahrenen Verstauposition an einem Übergang vom Überstand zu dem vom Grundrohr überdeckten Mantelrohr ausgebildet ist. Für den Fall eines Frontcrashes ist vorgesehen, dass das Crashelement sich verformt, um eine Verkürzung bzw. Verkleinerung des Mantelrohrs zu bewirken, wodurch das Sicherheitsniveau der Lenksäuleneinheit erhöht und das Verletzungsrisiko eines Fahrers verringert ist.The casing tube having the protrusion has a crash element which has at least one predetermined breaking point, which in the retracted stowed position is at a transition from the protrusion to the casing covered by the base pipe tube is formed. In the event of a front crash, it is provided that the crash element deforms in order to shorten or reduce the size of the casing tube, thereby increasing the safety level of the steering column unit and reducing the risk of injury to a driver.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.Further advantages and possible applications of the present invention result from the following description in conjunction with the exemplary embodiment shown in the drawing.

In der Zeichnung bedeutet:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenksäuleneinheit für ein Steer-by-Wire Lenksystem in einer ausgefahrenen Bedienposition;
2 eine schematische Darstellung einer Lenksäuleneinheit nach 1 in einer eingefahrenen Verstauposition;
3 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Mantelrohrs einer erfindungsgemäßen Lenksäuleneinheit;
4 eine schematische Darstellung eines Mantelrohrs nach 3 nach einem Frontcrash;
5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Mantelrohrs einer erfindungsgemäßen Lenksäuleneinheit; und
6 eine schematische Darstellung eines Mantelrohrs nach 5 nach einem Frontcrash.

In the drawing means:

1 a schematic representation of a steering column unit according to the invention for a steer-by-wire steering system in an extended operating position;
2 a schematic representation of a steering column unit 1 in a retracted stowage position;
3 a schematic representation of a first embodiment of a casing tube of a steering column unit according to the invention;
4 a schematic representation of a casing pipe 3 after a frontal crash;
5 a schematic representation of a second embodiment of a casing tube of a steering column unit according to the invention; and
6 a schematic representation of a casing pipe 5 after a frontal crash.

In 1 und 2 sind jeweils eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete erfindungsgemäße Lenksäuleneinrichtung eines Steer-by-Wire Lenksystems für ein Fahrzeug dargestellt. Die Lenksäuleneinheit 10 ist vorliegend in einem eingebauten Zustand eines nicht näher dargestellten Fahrzeugs gezeigt.In 1 and 2 A steering column device according to the invention, designated overall by reference number 10, of a steer-by-wire steering system for a vehicle is shown. The steering column unit 10 is shown here in an installed state of a vehicle, not shown in detail.

Wie aus 1 und 2 zu entnehmen ist, umfasst die Lenksäuleneinheit 10 eine Teleskopiereinheit 12, die an einer vorliegend nicht dargestellten Konsole zur Anordnung an einer Armaturentafel 14 des Fahrzeugs gelagert ist. In der Teleskopiereinheit 12 ist eine Lenkspindel 16 drehbar gelagert, an deren bezogen auf die Fahrzeuglängsrichtung X hinteren Ende ein Lenkrad 18 drehbar angebracht ist.How out 1 and 2 As can be seen, the steering column unit 10 includes a telescoping unit 12, which is mounted on a console (not shown) for arrangement on a dashboard 14 of the vehicle. A steering spindle 16 is rotatably mounted in the telescoping unit 12, at the rear end of which a steering wheel 18 is rotatably attached in relation to the vehicle's longitudinal direction X.

Die Teleskopiereinheit 12 dient zur axialen Längenverstellung der Lenksäuleneinheit 10. In 1 ist die Lenksäuleneinheit 10 in einer ausgefahrenen Bedienposition A des Lenkrads 18 gezeigt, beispielsweise für den manuellen Fahrbetrieb, und in 2 ist die Lenksäuleneinheit 10 zusammengeschoben in einer eingefahrenen Verstauposition E des Lenkrads 18 gezeigt, z.B. für den autonomen Fahrbetrieb.The telescoping unit 12 is used for the axial length adjustment of the steering column unit 10. In 1 the steering column unit 10 is shown in an extended operating position A of the steering wheel 18, for example for manual driving, and in 2 the steering column unit 10 is shown pushed together in a retracted stowage position E of the steering wheel 18, for example for autonomous driving.

Die Teleskopiereinheit 12 ist vorliegend als ein Mehrfach-Teleskop ausgebildet und weist ein äußeres Grundrohr 20 auf, in dem ein erstes Mantelrohr 22 und ein zweites Mantelrohr 24 axial verschiebbar aufgenommen sind, wobei das erste Mantelrohr 22 axial verschiebbar im zweiten Mantelrohr 24 aufgenommen ist. Die Mantelrohre 22, 24 sind relativ zueinander und dem Grundrohr 20 drehfest und teleskopierend axial verschiebbar gelagert. Die Mantelrohre 22, 24 sind über einen vorliegend nicht dargestellten Verstellantrieb verbunden und relativ zum Grundrohr 20 axial ein- und ausfahrbar. Der Verstellantrieb kann über ein Kraftrückstellsystem ansteuerbar sein, um die Lenkradposition durch eine von außen auf das Lenkrad ausgeübte Einstellkraft auf das Lenkrad zu verstellen.The telescoping unit 12 is in the present case designed as a multiple telescope and has an outer base tube 20 in which a first casing tube 22 and a second casing tube 24 are accommodated in an axially displaceable manner, the first casing tube 22 being accommodated in an axially displaceable manner in the second casing tube 24. The casing tubes 22, 24 are mounted in a rotationally fixed and telescopic axially displaceable manner relative to each other and the base tube 20. The casing tubes 22, 24 are connected via an adjusting drive, not shown here, and can be extended and extended axially relative to the base tube 20. The adjustment drive can be controllable via a force reset system in order to adjust the steering wheel position by means of an adjustment force exerted on the steering wheel from the outside.

Die Lenkspindel 16 ist mit einem Lenkradaktuator 26 gekoppelt, der auch als Force-Feedback-Aktuator bezeichnet wird. Zur Vermittlung eines Lenkgefühls beim Steer-by-Wire-Lenksystem, das mechanisch nicht mit der Lenkachse des Fahrzeugs gekoppelt ist, gibt der Lenkradaktuator 26 dem Fahrer über das Lenkrad 18 eine haptische Rückmeldung abhängig von der Fahrsituation. Der Lenkradaktuator 26 ist vorliegend lenkradseitig im ersten Mantelrohr 22 aufgenommen, wodurch die Lenksäuleneinheit 10 eine kompakte Bauart aufweisen kann.The steering spindle 16 is coupled to a steering wheel actuator 26, which is also referred to as a force feedback actuator. To provide a steering feel in the steer-by-wire steering system, which is not mechanically coupled to the steering axle of the vehicle, the steering wheel actuator 26 gives the driver haptic feedback via the steering wheel 18 depending on the driving situation. In the present case, the steering wheel actuator 26 is accommodated on the steering wheel side in the first casing tube 22, whereby the steering column unit 10 can have a compact design.

Erfindungsgemäß weist das erste Mantelrohr 22 gegenüber dem Grundrohr 20 eine größere axiale Erstreckung auf. Aus der 2 ist gut zu erkennen, dass das erste Mantelrohr 22 in der eingefahrenen Verstauposition E an einem dem Lenkrad 18 entfernt liegenden Ende mit einem Überstand 28 aus dem Grundrohr 20 hinausragt. In der eingefahrenen Verstauposition und im eingebauten Zustand der Lenksäuleneinrichtung 10 ragt der Überstand 28 des ersten Mantelrohrs 22 in Fahrzeuglängsrichtung X nach vorne in einen crashsensiblen Zwischenraum 30 hinein, der zwischen einer Karosserie-Stirnwand 32 und der Armaturentafel 14 des Fahrzeugs angeordnet ist, so dass eine axiale Baulänge des Überstandes 28 sich nach einem für die Lenksäuleneinrichtung 10 zur Verfügung stehenden Bauraum eines Cockpits des Fahrzeugs richtet.According to the invention, the first casing tube 22 has a larger axial extent than the base tube 20. From the 2 It can be clearly seen that the first casing tube 22 protrudes from the base tube 20 with a projection 28 in the retracted stowage position E at an end remote from the steering wheel 18. In the retracted stowage position and in the installed state of the steering column device 10, the projection 28 of the first casing tube 22 protrudes forward in the vehicle's longitudinal direction The axial length of the projection 28 depends on the installation space in the cockpit of the vehicle that is available for the steering column device 10.

Das erste Mantelrohr 22 kann bei einer Längsverstellung einer Position des Lenkrads 18 aus der in 2 dargestellten eingefahrenen Verstauposition E insbesondere um den Überstand 28 verlängert aus dem Grundrohr 20 axial herausgefahren werden, so dass eine Erhöhung des Verstellweges zwischen zwei extremen Lenkradpositionen erzielt ist, ohne zusätzlichen Bauraum oder Bauteile in Anspruch zu nehmen. Das Lenkrad 18 kann einerseits bis zu einer maximal ausgefahrenen Bedienposition A in eine für den Fahrer komfortable Bedienposition ausgefahren werden, wie in 1 dargestellt ist. Andererseits ist es möglich das Lenkrad 18 in der Verstauposition E komplett aus dem Zugriffsbereich des Fahrers vollständig in der Armaturentafel 14 zu versenken, wie in 2 dargestellt ist. Mit anderen Worten ist durch den Überstand 28 des ersten Mantelrohrs 22 eine verbesserte Verstaubarkeit des Lenkrads 18 erreicht.When a position of the steering wheel 18 is adjusted longitudinally, the first casing tube 22 can be moved from the in 2 shown retracted stowage position E, in particular extended by the projection 28, can be moved axially out of the base tube 20, so that an increase in the adjustment path between two extreme steering wheel positions is achieved without taking up additional space or components. On the one hand, the steering wheel 18 can be extended up to a maximum operating position Position A can be extended into an operating position that is comfortable for the driver, as in 1 is shown. On the other hand, it is possible to completely retract the steering wheel 18 into the dashboard 14 in the storage position E, out of the driver's reach, as shown in 2 is shown. In other words, the projection 28 of the first casing tube 22 improves the stowability of the steering wheel 18.

Um infolge eines Frontalunfalls die Verletzungsgefahr des Fahrers zu reduzieren, ist das den Überstand 28 aufweisende erste Mantelrohr 22 mit einem Crashelement 34 ausgebildet, durch welches die Teleskopiereinheit 12 in der Lage ist, ein Zusammenschieben sowohl von der Vorderseite des Fahrzeugs her aufzunehmen, z.B. um ein Eindringen der sich verlagernden Stirnwand 32 zu verhindern, als auch sich von dem Fahrer des Fahrzeugs in Fahrzeuglängsrichtung X nach vorne weg zusammenzuschieben.In order to reduce the risk of injury to the driver as a result of a frontal accident, the first casing tube 22, which has the projection 28, is designed with a crash element 34, through which the telescoping unit 12 is able to accommodate a collapse from both the front of the vehicle, e.g To prevent penetration of the shifting end wall 32, as well as to push forward away from the driver of the vehicle in the vehicle longitudinal direction X.

In der eingefahrenen Verstauposition E der Teleskopiereinheit 12, siehe 2, weist das Crashelement 34 wenigstens eine Sollbruchstelle 36 auf, die an einem Übergang vom Überstand 28 zu dem vom Grundrohr 20 überdeckten ersten Mantelrohr 22 ausgebildet ist und im Crashfall auf vorhersagbare Weise nachgibt, so dass es zu einer Deformation des ersten Mantelrohres 22 kommt. Dadurch ist verhindert, dass das erste Mantelrohr 22 durch die sich in Fahrzeuglängsrichtung X in den crashsensiblen Zwischenraum 30 bewegende Stirnwand 32 in den Fahrgastraum geschoben wird und in diesen eindringt und/oder dass das erste Mantelrohr 22 die Stirnwand 32 insbesondere im crashsensiblen Zwischenraum 30 beaufschlagt und/oder durchdringt. Durch das Crashelement 34 ist eine Beaufschlagung des ersten Mantelrohres 22 bzw. des Überstands 28 verhindert, wodurch ein Airbagsystem im Lenkrad 18 in vorteilhafter Weise unbeeinflusst bleibt.In the retracted stowage position E of the telescoping unit 12, see 2 , the crash element 34 has at least one predetermined breaking point 36, which is formed at a transition from the projection 28 to the first jacket tube 22 covered by the base tube 20 and yields in a predictable manner in the event of a crash, so that a deformation of the first jacket tube 22 occurs. This prevents the first casing tube 22 from being pushed into the passenger compartment by the end wall 32 moving in the vehicle's longitudinal direction /or penetrates. The crash element 34 prevents the first casing tube 22 or the projection 28 from being acted upon, as a result of which an airbag system in the steering wheel 18 advantageously remains unaffected.

Für den Fall, dass das Lenkrad 18 sich wie in der 1 dargestellten ausgefahrenen Bedienposition A befindet, ist die Sollbruchstelle 36 innerhalb des Grundrohrs 20 angeordnet. Im Crashfall gibt sie nach und die Teleskopeinheit 12 bricht zusammen, so dass das Lenkrad 18 in Fahrzeuglängsrichtung X nach vorne zur Armaturentafel 14 hin in eine günstige Position verschoben wird, um das Verletzungsrisiko des Fahrers zu reduzieren.In the event that the steering wheel 18 is as in the 1 shown extended operating position A, the predetermined breaking point 36 is arranged within the base tube 20. In the event of a crash, it gives way and the telescopic unit 12 collapses, so that the steering wheel 18 is moved forward in the vehicle's longitudinal direction X towards the dashboard 14 into a favorable position in order to reduce the risk of injury to the driver.

In 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Crashelements 34 dargestellt, das von zwei axial ineinander verschiebbaren Hohlprofilelementen 38, 40 gebildet ist, wobei das erste Hohlprofilelement 38 vorliegend axial im zweiten Hohlprofilelement 40 aufgenommen ist. 3 und 4 zeigen das Crashelement 34 jeweils vor und nach einem Crashfall.In 3 A preferred embodiment of the crash element 34 is shown, which is formed by two hollow profile elements 38, 40 which can be moved axially into one another, the first hollow profile element 38 being received axially in the second hollow profile element 40 in the present case. 3 and 4 show the crash element 34 before and after a crash.

In 3 ist gut zu erkennen, dass die verschiebbaren Hohlprofilelemente 38, 40 in Axialrichtung starr über die Sollbruchstelle 36 zueinander halten. Die Sollbruchstelle 36 ist vorliegend durch eine Materialverprägung gebildet, beispielsweise über erhöhte bzw. versunkenen Reliefs oder Entkopplungssicken eines Metallstanzverfahrens, welche die überlappenden Hohlprofilelemente 38, 40 miteinander verriegeln. Dadurch ist im Normalzustand der Lenksäuleneinheit eine teleskopierende Relativbewegung der Hohlprofilelemente 38, 40 zueinander nicht möglich ist.In 3 It can be clearly seen that the displaceable hollow profile elements 38, 40 hold each other rigidly in the axial direction via the predetermined breaking point 36. In the present case, the predetermined breaking point 36 is formed by material embossing, for example via raised or sunken reliefs or decoupling beads of a metal stamping process, which lock the overlapping hollow profile elements 38, 40 together. As a result, in the normal state of the steering column unit, a telescopic relative movement of the hollow profile elements 38, 40 to one another is not possible.

Das erste Hohlprofilelement 38 ist vorliegend mit einer umlaufenden Hohlprofilwandung ausgebildet, die einen im Wesentlichen springenden, treppenartigen Versatz 42 aufweist.In the present case, the first hollow profile element 38 is designed with a circumferential hollow profile wall which has a substantially jumping, staircase-like offset 42.

Im Crashfall, wie in 4 dargestellt ist, bricht die Materialverprägung der Sollbruchstelle 36 bei einer vorbestimmten Crashkraft F auf. Aufgrund dieser Entriegelung schiebt sich das erste Hohlprofilelement 38 teleskopartig bis zum Versatz 42 in das zweite Hohlprofilelement 40, wodurch der Überstand 28 des ersten Mantelrohrs 22 aufgehoben ist.In the event of a crash, as in 4 is shown, the material embossing of the predetermined breaking point 36 breaks open at a predetermined crash force F. Due to this unlocking, the first hollow profile element 38 pushes telescopically into the second hollow profile element 40 up to the offset 42, whereby the protrusion 28 of the first casing tube 22 is eliminated.

In 5 ist eine zweite Ausführungsform des am ersten Mantelrohr 22 ausgebildeten Crashelements 34 dargestellt. 5 und 6 zeigen das Crashelement 34 jeweils vor und nach einem Crashfall.In 5 a second embodiment of the crash element 34 formed on the first casing tube 22 is shown. 5 and 6 show the crash element 34 before and after a crash.

In 5 ist gut zu erkennen, dass die Sollbruchstelle 36 als ein Schwächungsbereich mit einer Materialverjüngung oder Kerbe ausgebildet ist, die zwischen dem Überstand 28 und dem restlichen ersten Mantelrohr 22 angeordnet ist. Es ist auch denkbar, dass die Sollbruchstelle 36 zum Beispiel als eine Perforation oder eine Ritzspur ausgebildet ist.In 5 It can be clearly seen that the predetermined breaking point 36 is designed as a weakening area with a material taper or notch, which is arranged between the projection 28 and the remaining first casing tube 22. It is also conceivable that the predetermined breaking point 36 is designed, for example, as a perforation or a scratch track.

Im Crashfall, wie in 6 dargestellt ist, bewirkt eine Crashkraft F, dass die Sollbruchstelle 36 bricht und der Überstand 28 sich vom ersten Mantelrohr 22 abtrennt.In the event of a crash, as in 6 is shown, a crash force F causes the predetermined breaking point 36 to break and the projection 28 separates from the first casing tube 22.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6390505 B1 [0007]
DE 102018211041 A1 [0008]
DE 102015224602 A1 [0009]
DE 102019214332 A1 [0010]

Claims

Steering column unit (10) for a steer-by-wire steering system of a vehicle, comprising a steering spindle (16) which is rotatably mounted in a telescoping unit (12) about a longitudinal axis and on which a steering wheel (18) is arranged, the telescoping unit (12) having an external Base tube (20) in which at least one telescopically axially displaceable casing tube (22, 24) is accommodated, the steering wheel (18) being moved via an axial displacement of the casing tube (22, 24) relative to the base tube (20) between a retracted stowage position ( E) and a maximum extended operating position (A), and wherein the telescoping unit (12) has at least one crash element (34) that can be deformed by an impact force (F), characterized in that at least one casing tube (22, 24) has a larger axial Extension relative to the base tube (20), the casing tube (22, 24) protruding from the base tube (20) with a projection (28) in the retracted stowage position (E) at an end remote from the steering wheel (18).

Steering column unit Claim 1 , characterized in that when the steering column unit (10) is installed, the projection (28) projects forward in the vehicle's longitudinal direction (X) into a gap (30) between a body bulkhead (32) and a dashboard (14) of the vehicle.

Steering column unit Claim 1 or 2 , characterized in that the casing tube (22, 24) having the projection (28) has the crash element (34).

Steering column unit according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the crash element (34) has at least one predetermined breaking point (36), wherein in the retracted stowage position the predetermined breaking point (36) is at a transition from the projection (28) to a part of the casing tube (22) received in the base tube (20). 24) is trained.

Steering column unit Claim 4 , characterized in that the predetermined breaking point (36) is designed as a material embossment which locks at least two overlapping hollow profile elements (38, 40) together, which telescopically push together in the event of a crash.

Steering column unit Claim 4 , characterized in that the predetermined breaking point (36) causes the protrusion (28) to be separated from the casing tube (22, 24) in the event of a crash.

Steering column unit according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that in the telescoping unit (12) a steering wheel actuator (26) is integrated on the steering wheel side within the casing tube (22, 24).

Steering column unit according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the telescoping unit (12) has a motorized adjustment drive which is coupled to the jacket tube (22, 24) and base tube (20) in order to adjust the jacket tube (22, 24) relative to the base tube (20).

Steering column unit Claim 8 , characterized in that the adjustment drive can be actuated via a force feedback system connected to the steering wheel (18).

Vehicle comprising a steer-by-wire steering system, which has an adjustable steering column unit (10), the telescoping unit (12) of which is adjustable in a support unit that can be connected to a vehicle body, characterized in that the steering column unit (10) according to one of Claims 1 until 9 is trained.