EP3880538A1 - Lenksäule für ein lenksystem eines kraftfahrzeugs mit einer steuereinheit für zwei verstellantriebe - Google Patents

Lenksäule für ein lenksystem eines kraftfahrzeugs mit einer steuereinheit für zwei verstellantriebe

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Publication number
EP3880538A1
EP3880538A1 EP19806120.2A EP19806120A EP3880538A1 EP 3880538 A1 EP3880538 A1 EP 3880538A1 EP 19806120 A EP19806120 A EP 19806120A EP 3880538 A1 EP3880538 A1 EP 3880538A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steering column
connection
drive
drive motor
drive motors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19806120.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Miklos SIKLODI
Gergö Szegö
Daniel Vitalis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Presta AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, ThyssenKrupp Presta AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Publication of EP3880538A1 publication Critical patent/EP3880538A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/181—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable with power actuated adjustment, e.g. with position memory
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/185—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable adjustable by axial displacement, e.g. telescopically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/187—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable with tilt adjustment; with tilt and axial adjustment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/68—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more DC dynamo-electric motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/03—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
    • H02P7/04—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of a H-bridge circuit

Definitions

  • the present invention relates to a steering column for a steering system of a motor vehicle with the features of the preamble of claim 1 and a method for controlling two drive motors of a steering column adjustable in the longitudinal adjustment direction and height adjustment direction with the features of the preamble of claim 9.
  • Adjustable steering columns are used to adapt the position of the steering wheel to the driver's sitting position and are known in different embodiments.
  • the vertical inclination of the steering column (height adjustment) and the distance between the steering wheel and the driver (longitudinal adjustment) can be adjusted.
  • Each of the adjustment motors is controlled by a separate control unit with control electronics.
  • Each control electronics usually comprises an H-bridge with switch elements of the power electronics, in particular power MOSFETs.
  • Each of the H-bridges includes one
  • a steering column for a steering system of a motor vehicle has a first adjustment drive for adjusting the steering column in a longitudinal adjustment direction and a second adjustment drive for adjusting the steering column in a height adjustment direction, the first and second
  • Adjustment drive each have a drive motor for adjusting the steering column, provided, the two drive motors having a common control unit which comprises three half-bridges arranged in parallel and connected between two voltage potentials, the
  • Half bridges each have two switching elements connected in series, one of the switching elements being a high-side switch and the other switching element being a low-side switch, and each having a connection point between a high-side switch and a low-side switch. Switch of a half-bridge is formed, the connection point of a first
  • Half bridge with a first connection of a first drive motor of the two drive motors, the connection point of a second half bridge with a second connection of the first drive motor, the connection point of a third half bridge with a second connection of a second Drive motor of the two drive motors and the connection point of the second half bridge is electrically conductively connected to a first connection of the second drive motor.
  • the number of switching elements can thus be reduced to six compared to conventional control electronics from the prior art, which saves costs and reduces complexity.
  • the second connection is the first
  • Drive motor and the first connection of the second drive motor can be controlled simultaneously by the second half bridge.
  • simultaneous adjustment in both directions can be achieved.
  • the second connection of the first drive motor and the first connection of the second drive motor can be controlled alternately by the second half bridge. Then the adjustment drives are controlled separately from each other.
  • Direction of rotation of the two drive motors preferably in opposite directions, so that preferably the steering column is retracted and retracted or extended and retracted simultaneously.
  • the switching elements are preferably n-channel MOSFETs which are normally blocking.
  • Switching elements of the first and third half-bridge can preferably be controlled with a PWM signal.
  • the steering column comprises a support tube in which a casing tube is held so as to be displaceable in the longitudinal adjustment direction by means of the first adjustment drive, a steering spindle being rotatably mounted in the casing tube, and the support tube being pivotable on a body of the motor vehicle directly or indirectly connectable console is attached, the pivoting causing an adjustment of the casing tube and the steering spindle relative to the support unit in the height adjustment direction.
  • the two drive motors are advantageously brushed DC motors. Alternatively, however, brushless, preferably synchronously controlled DC motors can be used.
  • a method for controlling two drive motors of a steering column adjustable in the longitudinal adjustment direction and height adjustment direction is provided for a steering system of a motor vehicle, wherein a control unit for controlling the two drive motors comprises three half bridges arranged in parallel and connected between two voltage potentials, the half bridges each having two series connected Have switching elements, wherein one of the switching elements is a high-side switch and the other
  • Switching element is a low-side switch, and wherein a connection point is formed between a high-side switch and a low-side switch of a half bridge, the connection point of a first half bridge with a first connection of a first drive motor of the two Drive motors, the connection point of a second half bridge with a second connection of the first drive motor, the connection point of a third half bridge with a second connection of a second drive motor of the two drive motors and the connection point of the second half bridge with a first connection of the second drive motor is electrically connected, wherein the first and the second drive motor can be controlled by means of the three half bridges.
  • the reduced number of switching elements results in a cost advantage.
  • the two drive motors In a first embodiment, the two drive motors
  • Supply line (low or high side) can be assigned. It is advantageous if the two drive motors are driven in opposite directions and the drive in and out or in and out
  • the two drive motors are activated alternately.
  • the switching elements are preferably n-channel MOSFETs, which are normally blocking. Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. Components of the same type or having the same function are designated with the same reference symbols in the figures. It
  • FIG. 1 a schematic perspective illustration of a steering column with an electrical adjustment
  • FIG. 2 the steering column from FIG. 1 in a schematic side view
  • Figure 3 the steering column of Figure 1 in a further schematic
  • Figure 4 is a schematic sectional view through the steering column of the
  • FIG. 2 along the plane AA from FIG. 2,
  • Figure 5 a block circuit of a control of the actuators
  • Figure 6 the block circuit of Figure 5 when driving an individual
  • Adjustment drive, Figure 7 the block circuit of Figure 5 when driving an individual
  • Figure 8 the block circuit of Figure 5 when driving an individual
  • Figure 9 the block circuit of Figure 5 when driving the two
  • Figure 10 the block circuit of Figure 5 when driving the two
  • FIG. 1 to 4 show a steering column 1 which has a support unit 10 which can be connected to the chassis of a motor vehicle, not shown here, on which an adjusting unit 16 is held adjustable.
  • the support unit 10 comprises a console 100, which on the chassis of the motor vehicle,
  • the actuating unit 16 comprises a tubular casing 12, in which a steering spindle 14 is rotatably mounted.
  • a steering wheel not shown here, can be fastened to the steering wheel end 141 of the steering spindle 14.
  • the steering spindle 14 is used by a driver via the steering wheel on the steering spindle 14
  • the steering shaft 14 can transfer the steering movement from the steering wheel to the steerable wheel with the interposition of a steering gear, optionally with the help of an assistant.
  • the casing tube 12 is slidably held in a support tube 104 in a longitudinal adjustment direction X, the longitudinal adjustment direction X extending in the axial direction of the steering spindle 14.
  • a longitudinal adjustment of the steering spindle 14 and thus the steering wheel, not shown, for adjusting the position of the steering wheel to the seating position of a driver of the motor vehicle can be achieved accordingly.
  • the support tube 104 is pivotally attached to the bracket 100 and can be pivoted about a pivot axis 106 relative to the bracket 100.
  • An adjustability of the adjusting unit 16 in a height adjustment direction Z, which is oriented essentially perpendicular to the longitudinal adjustment direction X, is made possible by the fact that the casing tube 12 is held on the bracket 100 via a pivoting mechanism 18. This results in a pivotability of the casing tube 12 and the steering spindle 14 with respect to the support unit 10 and in particular with respect to the bracket 100 about the pivot axis 106 such that a height adjustment of the one not shown here and at the
  • Steering spindle 14 arranged steering wheel is reached in order to achieve an adjustment of the position of the steering wheel to the seat position of the driver.
  • Adjustment drive 2, 2 ' there is a separate one for each of the two adjustment directions Adjustment drive 2, 2 'provided with a separate adjustment gear each, comprising a threaded rod 26, 26', and a spindle nut 3.
  • a first adjustment drive 2 is provided, by means of which an adjustment of the actuating unit 16 in relation to the support unit 10 in the longitudinal adjustment direction X can be achieved.
  • the adjustment drive 2 comprises a threaded rod 26 which is connected to the casing tube 12 via a linkage lever 120.
  • the articulation lever 120 is displaceably guided in a slot 110 in the support tube 104 in such a way that the articulation lever 120 is displaced relative to the
  • Carrying unit 10 leads.
  • the threaded rod 26 is held on the link lever 120 and extends in the longitudinal adjustment direction X.
  • the threaded rod 26 is also held in a spindle nut 3, which has an internal thread 32, which with the
  • the spindle nut 3 is rotatably but fixedly mounted with respect to the support tube 104 in a gear housing 34, so that rotation of the spindle nut 3 due to the thread engagement with the threaded rod 26 leads to an axial movement of the threaded rod relative to the spindle nut 3.
  • a rotation of the spindle nut 3 causes a relative movement between the casing tube 12 and the support tube 104 in such a way that the position of the actuating unit 16 relative to the support unit 10 is adjusted by the rotation of the spindle nut 3.
  • the adjustment drive 2 further comprises a drive motor 20, on the output shaft 24 of which a worm shaft 22 can be seen in FIG. 4 is arranged.
  • the worm shaft 22 engages in an external toothing 30 of the spindle nut 3, the external toothing 30 being designed as a worm wheel.
  • the axis of rotation of the spindle nut 3 is perpendicular to one another, as is known per se in a worm gear.
  • the spindle nut 3 can be rotated by a rotation of the output shaft 24 of the drive motor 20, as a result of which a longitudinal adjustment in the X direction of the actuating unit 16 relative to the support tube 104 and thus a Displacement of the actuator 16 relative to the support unit 10 takes place.
  • a second adjustment drive 2 ' can be seen particularly well in FIG. 3.
  • this second adjustment drive 2 ′ has the same structure as the first adjustment drive 2.
  • the second adjustment drive 2 'drives by means of a
  • the threaded rod 26 ' is connected to an adjusting lever 181 via a joint 182.
  • the adjusting lever 181 can be pivoted in a hinge axis 183 on the support tube 104 and in a hinge axis 184 on the bracket 100. This ensures that the threaded rod 26 'makes a corresponding adjustment to the pivoting mechanism 18 and thus to the actuating unit 16 and that via the spindle nut 3 Carrying tube 104 applies.
  • a corresponding compensation function is integrated in one of the joints. In the example, this is represented by an elongated hole in the bracket of a bolt forming the pivot axis 106.
  • the two drive motors 20, 20 'of the two adjustment drives 2.2' are driven by a common control unit 50 via motor lines 51, 52
  • FIGS. 5 to 10 show a block circuit of the control unit 50, which is set up to control the two DC drive motors 20, 20 ', various control states being shown.
  • the supply line 13+ is the positive pole of the supply line
  • the supply line 13- is connected to the negative pole of the supply line or the ground connection of the on-board electrical system of the motor vehicle, which works in the usual way with direct voltage with negative ground.
  • the control unit comprises three
  • Half bridges HB1, HB2, HB3, a first half bridge HB1 comprising a series connection of a first and a fourth MOSFET S1 S4.
  • a second, middle half-bridge HB2 comprises a series connection of a second and a fifth MOSFET S2, S5.
  • a third half bridge HB3 comprises a series connection of a third and a sixth MOSFET S3, S6.
  • MOSFETs S1, S2, S3 are assigned to the supply line 13+ and thus so-called high-side switches of the respective half-bridge.
  • the MOSFETs S4, S5, S6 are assigned to the supply line 13- and thus so-called low-side switches of the respective half-bridge.
  • the three half bridges HB1, HB2, HB3 are connected in parallel with one another, a connection point in each case between a first MOSFET one of the half bridges HB1, HB2, HB3 and a second MOSFET one of the half bridges HB1, HB2, HB3, each with one of the windings of the drive motors 20 , 20 'is electrically conductively connected.
  • a connection point between the second MOSFET S2 and the fifth MOSFET S5 of the second half bridge HB2 is electrically conductively connected to one winding of each of the two drive motors 20, 20 '.
  • each of the two drive motors 20, 20 'of two drive motors 20, 20 'of two
  • Half bridges are driven, a first drive motor 20 being driven by the first and second half bridges HB1, HB2 and a second drive motor 20 'using the second and third half bridges HB2, HB3.
  • the second half bridge HB2 is thus for the common control of both
  • the MOSFETs are provided as drivers, which are usually switched so that their intrinsic or body diodes are switched in the reverse direction with respect to the on-board voltage. Depending on the control signals, they connect the lines 51, 52 either to the positive potential or to the ground potential. N-channel MOSFETs that are normally blocking are therefore preferably used as MOSFETs.
  • the MOSFETs are each controlled via control line 54 by means of a gate driver 53. The currently controlled and thus switched MOSFETs are identified by a circle in the figures.
  • FIG. 5 shows the connection of the MOSFETs S1 and S5.
  • the MOSFET S5 therefore sets one of the motor lines of the drive motor 20 of the longitudinal adjustment device X to GND, while the second motor line via the MOSFET S1 receives positive tension.
  • the MOSFETs S2, S3, S4 and S6 are blocked.
  • the drive motor 20 therefore rotates to the right (clockwise rotation).
  • the MOSFET S5 is switched on permanently and the control electrode (gate) of the MOSFET S1 is subjected to the required signal in the form of a pulse width modulation, abbreviated as the PWM control signal or PWM signal.
  • the steering column is extended in the longitudinal adjustment direction X.
  • the drive motor 20 'of the height adjustment device Z is switched off.
  • FIG. 7 shows the switching state for the raising of the steering column by the height adjustment device Z.
  • the MOSFETs S2 and S6 are switched on. Block the remaining MOSFETs.
  • the MOSFET S2 is permanently switched on and a PWM signal is applied to the MOSFET S6.
  • the drive motor 20 'of the height adjustment device Z rotates to the right.
  • the drive motor 20 of the longitudinal adjustment device X is switched off.
  • FIG. 8 shows the switching state for lowering the steering column by means of the height adjustment device Z.
  • the MOSFETs S3 and S5 are turned on. Block the remaining MOSFETs.
  • the MOSFET S4 is permanently switched on and a PWM signal is applied to the MOSFET S3.
  • the drive motor 20 'of the height adjustment device Z rotates to the left.
  • the drive motor 20 of the longitudinal adjustment device X is switched off.
  • Length adjustment can be realized.
  • Figures 9 and 10 show a simultaneous control of both drive motors 20, 20 'for the two adjustment directions in the longitudinal adjustment direction X and in the height adjustment direction Z through the middle half bridge HB2.
  • either the second MOSFET S2 or the fifth MOSFET S5 of the second half bridge HB2 is closed.
  • the control shown in Figure 9 causes the steering column to retract in the longitudinal adjustment direction and the steering column to be raised in the height adjustment direction.
  • the MOSFETs S2 and S4 and S6 are conductive and the other MOSFETs are switched off. PWM signals are present at the MOSFETs S4 and S6.
  • the MOSFET S2 is operated through. This means that depending on the clock frequency of the clocked fourth and sixth MOSFETs S4, S6, the effective voltage levels for the two
  • FIG. 10 the direction of rotation of the drive motors 20, 20 'is reversed.
  • the MOSFETs S1, S3 and S5 are turned on and the other MOSFETs block. PWM signals are present at MOSFETs S1 and S3.
  • the MOSFET S5 is operated through. This does one
  • the two simultaneous adjustment operations, retracting and starting up Extending and lowering the steering column are frequently used movement patterns, which are used for example with the easy entry or with the memory function of the easy entry.
  • the opposite simultaneous movement of the steering column, which is not possible with the control, is only very rarely requested and can be implemented one after the other by adjusting the individual adjusting drives.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenksäule (1) für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeuges aufweisend einen ersten Verstellantrieb (2) zur Verstellung der Lenksäule in einer Längsverstellrichtung (X) und einen zweiten Verstellantrieb (2') zur Verstellung der Lenksäule in einer Höhenverstellrichtung (Z), wobei der erste und zweite Verstellantrieb (2,2') jeweils einen Antriebsmotor (20,20') zur Verstellung der Lenksäule (1) aufweisen, wobei die beiden Antriebsmotoren (20,20') eine gemeinsame Steuereinheit (50) aufweisen, die drei parallel angeordnete und zwischen zwei Spannungspotentialen geschaltete Halbbrücken (HB1,HB2,HB3) umfasst, wobei die Halbbrücken (HB1,HB2,HB3) jeweils zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente (S1.S2.S3.S4.S5.S6) aufweisen, und wobei eines der Schaltelemente ein High-Side-Schalter (S1,S2,S3) und das andere Schaltelement ein Low-Side-Schalter (S4.S5.S6) ist, und wobei jeweils ein Verbindungspunkt zwischen einem High-Side-Schalter (S1, S2, S3) und einem Low-Side-Schalter (S4, S5, S6) einer Halbbrücke (HB1,HB2,HB3) ausgebildet ist, wobei der Verbindungspunkt einer ersten Halbbrücke (HB1) mit einem ersten Anschluss eines ersten Antriebsmotors (20) der beiden Antriebsmotoren (20,20'), der Verbindungspunkt einer zweiten Halbbrücke (HB2) mit einem zweiten Anschluss des ersten Antriebsmotors (20), der Verbindungspunkt einer dritten Halbbrücke (HB3) mit einem zweiten Anschluss eines zweiten Antriebsmotors (20') der beiden Antriebsmotoren (20,20') und der Verbindungspunkt der zweiten Halbbrücke (HB2) mit einem ersten Anschluss des zweiten Antriebsmotors (20') elektrisch leitend verbunden ist.

Description

Lenksäule für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit einer
Steuereinheit für zwei Verstellantriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und einem Verfahren zum Ansteuern von zwei Antriebsmotoren einer in Längs verstellrichtung und Höhenverstellrichtung verstellbaren Lenksäule mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 9.
Verstellbare Lenksäulen dienen zur Anpassung der Position des Lenkrades an die Sitzposition des Fahrers und sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. In vielen Kraftfahrzeugen kann die vertikale Neigung der Lenksäule (Höhenverstellung) und der Abstand des Lenkrades zum Fahrer (Längsver stellung) eingestellt werden. Dabei ist es bekannt die Verstellungen mittels Verstellmotoren vorzunehmen, wobei diese herkömmlicherweise DC-Motoren sind. Jeder der Verstellmotoren wird von einem separaten Steuergerät mit einer Steuerungselektronik angesteuert. Jede Steuerungselektronik umfasst üblicherweise eine H-Brücke mit Schalterelementen der Leistungselektronik, insbesondere Leistungs-MOSFETs. Jede der H-Brücken umfasst eine
Parallelschaltung von zwei Halbbrücken, wobei jede der Halbbrücken eine Reihenschaltung von zwei Schaltelementen aufweist. Somit weist eine herkömmliche Steuerungselektronik für jeden Verstellmotor vier Schalter elemente auf. Eine solche Ansteuerung ist aus der Offenlegungsschrift EP 1 927 526 Al bekannt, bei der zwei Motortreiber-Schaltungen vorgesehen sind, die den jeweiligen Motor mit Strom versorgen, um die Bewegung des Motors darzustellen. Die beiden Motortreiber-Schaltungen werden durch eine zentrale Prozessoreinheit angesteuert, die auf entsprechende Ansteuerbefehle vom Fahrer anspricht. Solche doppelten Motortreiber-Schaltungen sind aufwändig und kostenintensiv.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine höhen- und längenverstellbare Lenksäule für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeuges anzugeben, die besonders einfach und kostengünstig ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Ansteuern von zwei Antriebsmotoren einer in Längsverstellrichtung und Höhenverstellrichtung verstellbaren Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung genannt.
Demnach ist eine Lenksäule für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeuges aufweisend einen ersten Verstellantrieb zur Verstellung der Lenksäule in einer Längsverstellrichtung und einen zweiten Verstellantrieb zur Verstellung der Lenksäule in einer Höhenverstellrichtung, wobei der erste und zweite
Verstellantrieb jeweils einen Antriebsmotor zur Verstellung der Lenksäule aufweisen, vorgesehen, wobei die beiden Antriebsmotoren eine gemeinsame Steuereinheit aufweisen, die drei parallel angeordnete und zwischen zwei Spannungspotentialen geschaltete Halbbrücken umfasst, wobei die
Halbbrücken jeweils zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente aufweisen, wobei eines der Schaltelemente ein High-Side-Schalter und das andere Schaltelement ein Low-Side-Schalter ist, und wobei jeweils ein Verbindungs punkt zwischen einem High-Side-Schalter und einem Low-Side-Schalter einer Halbbrücke ausgebildet ist, wobei der Verbindungspunkt einer ersten
Halbbrücke mit einem ersten Anschluss eines ersten Antriebsmotors der beiden Antriebsmotoren, der Verbindungspunkt einer zweiten Halbbrücke mit einem zweiten Anschluss des ersten Antriebsmotors, der Verbindungspunkt einer dritten Halbbrücke mit einem zweiten Anschluss eines zweiten Antriebsmotors der beiden Antriebsmotoren und der Verbindungspunkt der zweiten Halbbrücke mit einem ersten Anschluss des zweiten Antriebsmotors elektrisch leitend verbunden ist. Die Zahl der Schaltelemente kann so gegenüber herkömmlichen Ansteuerungselektroniken aus dem Stand der Technik auf sechs reduziert werden, was Kosten einspart und die Komplexität verringert.
In einer ersten Ausführungsform sind der zweite Anschluss des ersten
Antriebsmotors und der erste Anschluss des zweiten Antriebsmotors von der zweiten Halbbrücke gleichzeitig ansteuerbar. Durch geschickte Wahl der Ansteuerung der Schaltelemente, kann so eine gleichzeitige Verstellung in beiden Richtungen erzielt werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der zweite Anschluss des ersten Antriebsmotors und der erste Anschluss des zweiten Antriebsmotors von der zweiten Halbbrücke abwechselnd ansteuerbar sind. Dann werden die Verstellantriebe getrennt voneinander angesteuert.
Für den Fall, dass die Antriebe gleichzeitig angesteuert werden, ist die
Drehrichtung der beiden Antriebsmotoren vorzugsweise entgegengesetzt, so dass bevorzugt ein Ein- und Hochfahren oder Aus- und Runterfahren der Lenksäule gleichzeitig erfolgt.
Vorzugsweise sind die Schaltelemente n-Kanal MOSFETs, die normal sperrend sind.
Zur Regelung des Drehmomentes der beiden Antriebsmotoren sind die
Schaltelemente der ersten und dritten Halbbrücke bevorzugt mit einem PWM- Signal ansteuerbar.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Lenksäule ein Tragrohr, in dem ein Mantelrohr in der Längsverstellrichtung mittels des ersten Verstell antriebs verschiebbar gehalten ist, wobei eine Lenkspindel in dem Mantelrohr drehbar gelagert ist, und wobei das Tragrohr verschwenkbar an einer mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs direkt oder indirekt verbindbaren Konsole befestigt ist, wobei die Verschwenkung eine Verstellung des Mantelrohrs und der Lenkspindel gegenüber der Trageinheit in Höhenverstellrichtung bewirkt. Die beiden Antriebsmotoren sind vorteilhafterweise bürstenbehaftete DC- Motoren. Alternativ können jedoch bürstenlose bevorzugt synchron gesteuerte DC-Motoren eingesetzt werden.
Weiterhin ist ein Verfahren zum Ansteuern von zwei Antriebsmotoren einer in Längsverstellrichtung und Höhenverstellrichtung verstellbaren Lenksäule für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei eine Steuereinheit zur Ansteuerung der zwei Antriebsmotoren drei parallel angeordnete und zwischen zwei Spannungspotentialen geschaltete Halbbrücken umfasst, wobei die Halbbrücken jeweils zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente aufweisen, wobei eines der Schaltelemente ein High-Side-Schalter und das andere
Schaltelement ein Low-Side-Schalter ist, und wobei jeweils ein Verbindungs punkt zwischen einem High-Side-Schalter und einem Low-Side-Schalter einer Halbbrücke ausgebildet ist, wobei der Verbindungspunkt einer ersten Halb brücke mit einem ersten Anschluss eines ersten Antriebsmotors der beiden Antriebsmotoren, der Verbindungspunkt einer zweiten Halbbrücke mit einem zweiten Anschluss des ersten Antriebsmotors, der Verbindungspunkt einer dritten Halbbrücke mit einem zweiten Anschluss eines zweiten Antriebsmotors der beiden Antriebsmotoren und der Verbindungspunkt der zweiten Halb brücke mit einem ersten Anschluss des zweiten Antriebsmotors elektrisch leitend verbunden ist, wobei mittels der drei Halbbrücken der erste und der zweite Antriebsmotor angesteuert werden. Wie bereits oben dargelegt, ergibt sich durch die reduzierte Anzahl an Schaltelementen ein Kostenvorteil.
In einer ersten Ausführungsform werden die beiden Antriebsmotoren
gleichzeitig angesteuert, wobei ein Schaltelement der zweiten Halbbrücke permanent und jeweils ein Schaltelement der ersten und dritten Halbbrücke permanent oder taktend leitend geschaltet wird, wobei das Schaltelement der zweiten Halbbrüche einer ersten Versorgungsleitung (High- oder Low-Side) zugeordnet wird und die anderen beiden Schalter jeweils einer anderen
Versorgungsleitung (Low- oder High-Side) zugeordnet werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die beiden Antriebsmotoren entgegengesetzt angetrieben werden und ein Ein- und Hochfahren oder Aus- und Runterfahren der
Lenksäule bewirken. In einer anderen Ausführungsform werden die beiden Antriebsmotoren abwechselnd angesteuert.
Die Schaltelemente sind vorzugsweise n-Kanal MOSFETs, die normal sperrend sind. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es
zeigen :
Figur 1 : eine schematische perspektivische Darstellung einer Lenksäule mit einer elektrischen Verstellung,
Figur 2: die Lenksäule aus Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht,
Figur 3: die Lenksäule aus Fig. 1 in einer weiteren schematischen
Seitenansicht,
Figur 4: eine schematische Schnittdarstellung durch die Lenksäule der
Figur 2 entlang der Ebene A- A aus Figur 2,
Figur 5: eine Blockschaltung einer Ansteuerung der Verstellantriebe der
Lenksäule bei Ansteuerung eines einzelnen Verstellantriebs,
Figur 6: die Blockschaltung der Figur 5 bei Ansteuerung eines einzelnen
Verstellantriebs, Figur 7: die Blockschaltung der Figur 5 bei Ansteuerung eines einzelnen
Verstellantriebs,
Figur 8: die Blockschaltung der Figur 5 bei Ansteuerung eines einzelnen
Verstellantriebs,
Figur 9: die Blockschaltung der Figur 5 bei Ansteuerung der beiden
Verstellantriebe, sowie
Figur 10: die Blockschaltung der Figur 5 bei Ansteuerung der beiden
Verstellantriebe.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine Lenksäule 1, welche eine mit dem Chassis eines hier nicht gezeigten Kraftfahrzeugs verbindbare Trageinheit 10 aufweist, an welcher eine Stelleinheit 16 verstellbar gehalten ist. Die Trageinheit 10 umfasst eine Konsole 100, welche am Chassis des Kraftfahrzeugs,
beispielsweise über Befestigungsbohrungen 102, befestigt werden kann.
Die Stelleinheit 16 umfasst ein Mantelrohr 12, in welchem eine Lenkspindel 14 drehbar gelagert ist. Am lenkradseitigen Ende 141 der Lenkspindel 14 kann ein hier nicht gezeigtes Lenkrad befestigt werden. Die Lenkspindel 14 dient dazu, ein von einem Fahrer über das Lenkrad auf die Lenkspindel 14
eingebrachtes Lenkmoment in bekannter Weise auf ein hier nicht gezeigtes lenkbares Rad zu übertragen. Die Lenkspindel 14 kann dabei die Lenk bewegung von dem Lenkrad auf das lenkbare Rad unter Zwischenschaltung eines Lenkgetriebes, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer Hilfskraft unterstützung, übertragen.
Das Mantelrohr 12 ist in einem Tragrohr 104 in einer Längsverstellrichtung X verschiebbar gehalten, wobei sich die Längsverstellrichtung X in Achsen richtung der Lenkspindel 14 erstreckt. Durch eine Verstellung des Mantelrohrs 12 gegenüber dem Tragrohr 104 kann entsprechend eine Längsverstellung der Lenkspindel 14 und damit des nicht dargestellten Lenkrades zur Anpassung der Position des Lenkrades an die Sitzposition eines Fahrers des Kraftfahr zeugs erreicht werden.
Das Tragrohr 104 ist verschwenkbar an der Konsole 100 befestigt und kann um eine Schwenkachse 106 gegenüber der Konsole 100 verschwenkt werden. Eine Verstellbarkeit der Stelleinheit 16 in einer Höhenverstellrichtung Z, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsverstellrichtung X orientiert ist, wird darüber ermöglicht, dass das Mantelrohr 12 über einen Verschwenkmechanismus 18 an der Konsole 100 gehalten ist. Damit ergibt sich eine Verschwenkbarkeit des Mantelrohrs 12 und der Lenkspindel 14 gegenüber der Trageinheit 10 und insbesondere gegenüber der Konsole 100 um die Schwenkachse 106 derart, dass auch eine Höhenverstellung des hier nicht gezeigten und an der
Lenkspindel 14 angeordneten Lenkrades erreicht wird, um auch auf diese Weise eine Anpassung der Position des Lenkrades an die Sitzposition des Fahrers zu erreichen.
Im Ausführungsbeispiel ist für jede der beiden Verstellrichtungen ein separater Verstellantrieb 2,2'vorgesehen mit jeweils einem separatem Verstellgetriebe, umfassend eine Gewindestange 26,26', sowie eine Spindelmutter 3.
Ein erster Verstellantrieb 2 ist vorgesehen, mittels welchem eine Verstellung der Stelleinheit 16 gegenüber der Trageinheit 10 in Längsverstellrichtung X erreicht werden kann. Der Verstellantrieb 2 umfasst eine Gewindestange 26, welche über einen Anlenkhebel 120 mit dem Mantelrohr 12 verbunden ist. Der Anlenkhebel 120 ist in einem Schlitz 110 in dem Tragrohr 104 so verschiebbar geführt, dass eine Verschiebung des Anlenkhebels 120 gegenüber dem
Tragrohr 104 zu einer Verschiebung der Stelleinheit 16 gegenüber der
Trageinheit 10 führt.
Die Gewindestange 26 ist an dem Anlenkhebel 120 gehalten und erstreckt sich in Längsverstellrichtung X. Die Gewindestange 26 ist auch in einer Spindel mutter 3 gehalten, welche ein Innengewinde 32 aufweist, das mit dem
Außengewinde der Gewindestange 26 in Eingriff steht. Die Spindelmutter 3 ist drehbar aber ortsfest bezüglich des Tragrohrs 104 in einem Getriebegehäuse 34 gelagert, so dass eine Drehung der Spindelmutter 3 wegen des Gewinde eingriffs mit der Gewindestange 26 zu einer Axialbewegung der Gewinde stange relativ zur Spindelmutter 3 führt. Mit anderen Worten findet durch eine Drehung der Spindelmutter 3 eine Relativbewegung zwischen Mantelrohr 12 und Tragrohr 104 so statt, dass eine Verstellung der Position der Stelleinheit 16 gegenüber der Trageinheit 10 durch die Drehung der Spindelmutter 3 bewirkt wird.
Der Verstellantrieb 2 umfasst weiterhin einen Antriebsmotor 20, auf dessen Abtriebswelle 24 eine in Figur 4 gut zu erkennende Schneckenwelle 22 angeordnet ist. Die Schneckenwelle 22 greift in eine Außenverzahnung 30 der Spindelmutter 3 ein, wobei die Außenverzahnung 30 als Schneckenrad ausgebildet ist. Die Rotationsachse der Schneckenwelle 22 und die
Rotationsachse der Spindelmutter 3 stehen senkrecht aufeinander, wie es bei einem Schneckengetriebe an sich bekannt ist.
Entsprechend kann durch eine Rotation der Abtriebswelle 24 des Antriebs motors 20 die Spindelmutter 3 rotiert werden, wodurch eine Längsverstellung in X-Richtung der Stelleinheit 16 gegenüber dem Tragrohr 104 und damit eine Verschiebung der Stelleinheit 16 gegenüber der Trageinheit 10 stattfindet.
Ein zweiter Verstellantrieb 2' ist besonders gut in Figur 3 zu erkennen. Dieser zweiter Verstellantrieb 2' west im Prinzip den gleichen Aufbau, wie der erste Verstellantrieb 2 auf. Der zweite Verstellantrieb 2' treibt mittels eines
Antriebsmotors 20' eine Verstellbewegung der Stelleinheit 16 in Höhenverstell richtung Z an. Über die Verdrehung einer Spindelmutter 3 wird eine
Gewindestange 26' in Axialrichtung verschoben. Die Gewindestange 26' ist über ein Gelenk 182 mit einem Stellhebel 181 verbunden. Der Stellhebel 181 ist verschwenkbar in einer Gelenkachse 183 am Tragrohr 104 und in einer Gelenkachse 184 an der Konsole 100. Dadurch wird erreicht, dass über die Spindelmutter 3 die Gewindestange 26' eine entsprechende Verstellung auf den Verschwenkmechanismus 18 und damit auf die Stelleinheit 16 und das Tragrohr 104 aufbringt. Für einen erforderlichen Längenausgleich ist in einem der Gelenke eine entsprechende Ausgleichsfunktion integriert. Im Beispiel ist dies durch eine Langlochaufnahme eines die Schwenkachse 106 bildenden Bolzens in der Konsole dargestellt.
Die beiden Antriebsmotoren 20,20' der beiden Verstellantriebe 2,2' werden über Motorleitungen 51,52 von einer gemeinsamen Steuereinheit 50
angesteuert.
Die Figuren 5 bis 10 zeigen eine Blockschaltung der Steuereinheit 50, die dazu eingerichtet ist, die beiden DC-Antriebsmotoren 20,20' anzusteuern, wobei verschiedene Steuerzustände dargestellt sind. Die Versorgungsleitung 13+ ist dem positiven Pol der Versorgungsleitung, die Versorgungsleitung 13- ist mit dem negativen Pol der Versorgungsleitung oder dem Masseanschluss der Bordelektrik des Kraftfahrzeugs verbunden, die in üblicher Weise mit Gleich spannung mit negativer Masse arbeitet. Die Steuereinheit umfasst drei
Halbbrücken HB1, HB2, HB3, wobei eine erste Halbbrücke HB1 eine Reihen schaltung eines ersten und eines vierten MOSFETs S1 S4 umfasst. Eine zweite, mittlere Halbbrücke HB2 umfasst eine Reihenschaltung eines zweiten und eines fünften MOSFETs S2, S5. Eine dritte Halbbrücke HB3 umfasst eine Reihenschaltung eines dritten und eines sechsten MOSFETs S3, S6. Die
MOSFETs Sl, S2, S3, sind der Versorgungsleitung 13+ zugeordnet und somit sogenannte High-Side-Schalter der jeweiligen Halbbrücke. Die MOSFETs S4, S5, S6, sind der Versorgungsleitung 13- zugeordnet und somit sogenannte Low-Side-Schalter der jeweiligen Halbbrücke. Die drei Halbbrücken HB1, HB2, HB3 sind untereinander parallel geschaltet, wobei jeweils ein Verbindungs punkt zwischen einem ersten MOSFET einer der Halbbrücken HB1, HB2, HB3 und einem zweiten MOSFET einer der Halbbrücken HB1, HB2, HB3 mit jeweils einer der Wicklungen der Antriebsmotoren 20,20' elektrisch leitend verbunden ist. Ein Verbindungspunkt zwischen dem zweiten MOSFET S2 und dem fünften MOSFET S5 der zweiten Halbbrücke HB2 ist mit jeweils einer Wicklung beider Antriebsmotoren 20,20' elektrisch leitend verbunden.
Somit wird jeder der beiden Antriebsmotoren 20,20' von jeweils zwei
Halbbrücken angesteuert, wobei ein erster Antriebsmotor 20 von der ersten und zweiten Halbbrücke HB1, HB2 und ein zweiter Antriebsmotor 20' mit Hilfe der zweiten und dritten Halbbrücke HB2, HB3 angesteuert wird. Die zweite Halbbrücke HB2 ist also zur gemeinsamen Ansteuerung beider
Antriebsmotoren 20,20' ausgebildet.
Die MOSFETs sind als Treiber vorgesehen, die üblicherweise so geschaltet, dass ihre intrinsischen oder Body-Dioden bezüglich der Bordspannung in Sperrrichtung geschaltet sind. In Abhängigkeit von den Steuersignalen verbinden sie die Leitungen 51,52 entweder mit dem positiven Potenzial oder mit dem Massepotenzial. Als MOSFETs werden daher bevorzugt n-Kanal MOSFETs, die normal sperrend sind, eingesetzt. Die MOSFETs werden jeweils über Steuerleitung 54 mittels eines Gate-Treibers 53 angesteuert. Die momentan angesteuerten und somit leitend geschalteten MOSFETs sind in Figuren durch einen Kreis gekennzeichnet.
In den Figuren 5 bis 8 wird eine Ansteuerung nur eines einzelnen Antriebs motors gezeigt, wobei die Figuren 5 und 6 die Ansteuerung des Antriebs motors 20 der Längsverstelleinrichtung X und die Figuren 7 und 8 die
Ansteuerung des Antriebsmotors 20' der Höhenverstelleinrichtung Z zeigen.
Figur 5 zeigt die Durchschaltung der MOSFETs S1 und S5. Der MOSFET S5 legt daher eine der Motorleitungen des Antriebsmotors 20 der Längsverstell einrichtung X auf GND, während die zweite Motorleitung über den MOSFET S1 positive Spannung erhält. Die MOSFETs S2,S3,S4 und S6 sind gesperrt. Der Antriebsmotor 20 dreht sich daher rechts herum (Rechtslauf). Um die
Drehzahl mittels Pulsweitenmodulation, kurz als PWM bezeichnet, zu steuern wird der MOSFET S5 dauerhaft eingeschaltet und die Steuerelektrode (gate) des MOSFETs S1 mit dem erforderlichen Signal in Form einer Pulsweiten modulation, kurz als PWM-Steuersignal oder PWM Signal bezeichnet, beaufschlagt. Die Lenksäule wird in Längsverstellrichtung X ausgefahren. Der Antriebsmotor 20' der Höhenverstelleinrichtung Z ist ausgeschaltet.
In der Figur 6 ist der Linkslauf des Antriebsmotors 20 der Längsverstell einrichtung X dargestellt. Die Lenksäule wird in Längsverstellrichtung X eingefahren. Die MOSFETs S2 und S4 sind leitend geschaltet. Die übrigen MOSFETs sperren. Um die Drehzahl mittels PWM zu steuern, wird der MOSFET S2 dauerhaft eingeschaltet und ein PWM-Steuersignal an den MOSFET S4 gelegt. Der Antriebsmotor 20' der Höhenverstelleinrichtung Z ist
ausgeschaltet.
Figur 7 zeigt den Schaltzustand für das Hochfahren der Lenksäule durch die Höhenverstelleinrichtung Z. Die MOSFETs S2 und S6 sind leitend geschaltet. Die übrigen MOSFETs sperren. Der MOSFET S2 ist dauerhaft eingeschaltet und ein PWM Signal ist am MOSFET S6 angelegt. Der Antriebsmotor 20' der Höhenverstelleinrichtung Z dreht sich rechts herum. Der Antriebsmotor 20 der Längsverstelleinrichtung X ist ausgeschaltet.
In der Figur 8 ist der Schaltzustand für das Runterfahren der Lenksäule mittels der Höhenverstelleinrichtung Z dargestellt. Die MOSFETs S3 und S5 sind leitend geschaltet. Die übrigen MOSFETs sperren. Der MOSFET S4 ist dauerhaft eingeschaltet und ein PWM Signal ist an dem MOSFET S3 angelegt. Der Antriebsmotor 20' der Höhenverstelleinrichtung Z dreht sich links herum. Der Antriebsmotor 20 der Längsverstelleinrichtung X ist ausgeschaltet.
Bei den Schaltzuständen der Figuren 5 bis 8 steht für beide Drehrichtungen der beiden Antriebsmotoren 20 und 20' jeweils die volle Betriebsspannung zur Verfügung. Eine gleichzeitige Verstellung durch beide Antriebsmotoren ist nicht vorgesehen. Die Verstellvorgänge der beiden Richtungen erfolgen nacheinander. Die Ansteuerung der beiden Antriebsmotoren kann aber mit hoher Frequenz erfolgen, die für den Fahrer kaum spürbar ist. Diese hohe Frequenz liegt beispielsweise in einem Bereich von 5Hz bis 50Hz. Dabei kann ein steter Wechsel zwischen den beiden Antriebsmotoren, die gerade angesteuert werden, ausgeführt werden, um eine quasi gleichzeitige
Verstellung darzustellen. Es ist auch eine Zwischenspeicherung nicht gleichzeitig zulässiger Verstelloperationen denkbar, so dass nach Abschluss einer ersten Verstelloperation, beispielweise der gewünschten
Höhenverstellung, eine weitere Verstelloperation, beispielsweise die
Längenverstellung, realisiert werden kann.
Die Figuren 9 und 10 zeigen eine gleichzeitige Ansteuerung beider Antriebs motoren 20,20' für die beiden Verstellrichtungen in Längsverstellrichtung X und in Höhenverstellrichtung Z durch die mittlere Halbbrücke HB2. Je nach gewünschter Polarität einer Steuerspannung, mit der die beiden Antriebs motoren 20,20' betrieben werden sollen und die eine entgegengesetzte Drehrichtung beider Antriebsmotoren 20,20' gewährleistet, wird entweder der zweite MOSFET S2 oder der fünfte MOSFET S5 der zweiten Halbbrücke HB2 geschlossen.
Die in Figur 9 dargestellte Ansteuerung bewirkt ein Einfahren der Lenksäule in Längsverstellrichtung und ein Hochfahren der Lenksäule in Höhenverstell richtung. Dazu sind die MOSFETs S2 und S4 und S6 leitend und die übrigen MOSFETs sperrend geschaltet. An den MOSFETs S4 und S6 liegen PWM- Signale an. Der MOSFET S2 wird durchgeschaltet betrieben. Dies bedeutet, dass je nach Taktfrequenz des taktend betriebenen vierten und sechsten MOSFETs S4, S6 die effektiven Spannungshöhen für die beiden
Antriebsmotoren 20,20' eingestellt werden können.
In der Figur 10 ist hingegen die Drehrichtung der Antriebsmotoren 20,20' umgekehrt. Die MOSFETs S1,S3 und S5 sind leitend geschaltet und die übrigen MOSFETs sperren. PWM-Signale liegen an den MOSFETs S1 und S3 an. Der MOSFET S5 wird durchgeschaltet betrieben. Dies bewirkt ein
Ausfahren der Lenksäule in Längsrichtung und ein Runterfahren der Lenksäule in Höhenverstellrichtung.
Die beiden gleichzeitig möglichen Verstelloperationen Ein- und Hochfahren und Aus- und Runterfahren der Lenksäule sind häufig verwendete Bewegungs muster, die beispielsweise beim Easy-Entry oder bei der Memory-Funktion des Easy-Entry verwendet werden. Die entgegengesetzte gleichzeitige Bewegung der Lenksäule, die mit der Ansteuerung nicht möglich ist, wird nur sehr selten angefragt und kann durch Verstelloperation der einzelnen Verstellantriebe nacheinander umgesetzt werden.
Es ist denkbar und möglich, die zuvor beschriebenen Ansteuerungsmöglich keiten in einer zeitlichen unmittelbaren Abfolge beliebig miteinander zu kombinieren und somit beispielsweise nach einer gleichzeitigen Verstellung beider Verstellantriebe, eine Verstelloperation eines einzelnen Verstellantriebs durchzuführen.

Claims

Patentansprüche
1. Lenksäule (1) für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeuges aufweisend einen ersten Verstellantrieb (2) zur Verstellung der Lenksäule in einer
Längsverstellrichtung (X) und einen zweiten Verstellantrieb (2') zur Verstellung der Lenksäule in einer Höhenverstellrichtung (Z), wobei der erste und zweite Verstellantrieb (2,2') jeweils einen Antriebsmotor (20,20') zur Verstellung der Lenksäule (1) aufweisen, dadurch
gekennzeichnet, dass die beiden Antriebsmotoren (20,20') eine gemeinsame Steuereinheit (50) aufweisen, die drei parallel angeordnete und zwischen zwei Spannungspotentialen geschaltete Halbbrücken (HB1,HB2,HB3) umfasst, wobei die Halbbrücken (HB1,HB2,HB3) jeweils zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente (S1,S2,S3,S4,S5,S6)
aufweisen, wobei eines der Schaltelemente ein High-Side-Schalter (S1,S2,S3) und das andere Schaltelement ein Low-Side-Schalter
(S4,S5,S6) ist, und wobei jeweils ein Verbindungspunkt zwischen einem High-Side-Schalter (Sl, S2, S3) und einem Low-Side-Schalter (S4, S5, S6) einer Halbbrücke (HB1,HB2,HB3) ausgebildet ist, wobei der
Verbindungspunkt einer ersten Halbbrücke (HB1) mit einem ersten Anschluss eines ersten Antriebsmotors (20) der beiden Antriebsmotoren (20,20'), der Verbindungspunkt einer zweiten Halbbrücke (HB2) mit einem zweiten Anschluss des ersten Antriebsmotors (20), der
Verbindungspunkt einer dritten Halbbrücke (HB3) mit einem zweiten Anschluss eines zweiten Antriebsmotors (20') der beiden Antriebsmotoren (20,20') und der Verbindungspunkt der zweiten Halbbrücke (HB2) mit einem ersten Anschluss des zweiten Antriebsmotors (20') elektrisch leitend verbunden ist.
2. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss des ersten Antriebsmotors (20) und der erste Anschluss des zweiten Antriebsmotors (20') von der zweiten Halbbrücke (HB2) gleichzeitig ansteuerbar sind.
3. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss des ersten Antriebsmotors (20) und der erste Anschluss des zweiten Antriebsmotors (20') von der zweiten Halbbrücke (HB2) abwechselnd ansteuerbar sind.
4. Lenksäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drehrichtung der beiden Antriebsmotoren (20,20') entgegengesetzt ist.
5. Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (S1,S2,S3,S4,S5,S6) n-Kanal MOSFETs sind, die normal sperrend sind.
6. Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schaltelemente der ersten und dritten
Halbbrücke (S1,S3,S4,S5) mit einem PWM-Signal ansteuerbar sind.
7. Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Lenksäule (1) ein Tragrohr (104) umfasst, in dem ein Mantelrohr (12) in der Längsverstellrichtung (X) mittels des ersten Verstellantriebs (2) verschiebbar gehalten ist, wobei eine
Lenkspindel (14) in dem Mantelrohr (12) drehbar gelagert ist, und wobei das Tragrohr (104) verschwenkbar an einer mit einer Karosserie des Kraftfahrzeugs direkt oder indirekt verbindbaren Konsole (100) befestigt ist, wobei die Verschwenkung eine Verstellung des Mantelrohrs (12) und der Lenkspindel (14) gegenüber der Trageinheit (104) in
Höhenverstellrichtung (Z) bewirkt.
8. Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die beiden Antriebsmotoren (20,20')
bürstenbehafte DC-Motoren sind.
9. Verfahren zum Ansteuern von zwei Antriebsmotoren (20,20') einer in Längsverstellrichtung (X) und Höhenverstellrichtung (Z) verstellbaren Lenksäule (1) für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Steuereinheit (10) zur Ansteuerung der zwei Antriebsmotoren (20,20') drei parallel angeordnete und zwischen zwei Spannungspotentialen geschaltete Halbbrücken (HB1,HB2,HB3) umfasst, wobei die Halbbrücken (HB1,HB2,HB3) jeweils zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente
(51.52.53.54.55.56) aufweisen, wobei eines der Schaltelemente ein High-Side-Schalter (S1,S2,S3) und das andere Schaltelement ein Low- Side-Schalter (S4,S5,S6) ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Verbindungspunkt zwischen einem High-Side-Schalter (Sl, S2, S3) und einem Low-Side-Schalter (S4, S5, S6) einer Halbbrücke (HB1,HB2,HB3) ausgebildet ist, wobei der Verbindungspunkt einer ersten Halbbrücke (HB1) mit einem ersten Anschluss eines ersten Antriebsmotors (20) der beiden Antriebsmotoren (20,20'), der Verbindungspunkt einer zweiten Halbbrücke (HB2) mit einem zweiten Anschluss des ersten
Antriebsmotors (20), der Verbindungspunkt einer dritten Halbbrücke (HB3) mit einem zweiten Anschluss eines zweiten Antriebsmotors (20') der beiden Antriebsmotoren (20,20') und der Verbindungspunkt der zweiten Halbbrücke (HB2) mit einem ersten Anschluss des zweiten Antriebsmotors (20') elektrisch leitend verbunden ist, wobei mittels der zweiten Halbbrücke (HB2) der erste und der zweite Antriebsmotor (20,20') angesteuert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebsmotoren (20,20') gleichzeitig angesteuert werden, wobei ein Schaltelement der zweiten Halbbrücke (S2,S5) permanent und jeweils ein Schaltelement der ersten und dritten Halbbrücke (S1,S3,S4,S6) permanent oder taktend leitend geschaltet wird, wobei das Schaltelement der zweiten Halbbrüche (S2,S5) einer ersten Versorgungsleitung
(13+,13-) zugeordnet wird und die anderen beiden Schalter
(51.53.54.56) jeweils einer anderen Versorgungsleitung (13-, 13+) zugeordnet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebsmotoren (20,20') entgegengesetzt angetrieben werden und ein Ein- und Hochfahren oder Aus- und Runterfahren der Lenksäule (1) bewirken.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebsmotoren (20,20') abwechselnd angesteuert werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (S1,S2,S3,S4,S5,S6) n-Kanal MOSFETs sind, die normal sperrend sind.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018122767A1 (de) * 2018-09-17 2020-03-19 Thyssenkrupp Ag Lenksäule und Steer-by-Wire Lenksystem
DE102019116760B3 (de) * 2019-06-21 2020-08-27 Nidec Motors & Actuators (Germany) Gmbh Verfahren zur gleichmäßigen Höhenverstellung einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges
DE102020211625A1 (de) 2020-09-16 2022-03-17 Thyssenkrupp Ag Lenksäule mit Toleranzausgleichselement
DE102021117036A1 (de) 2021-07-01 2023-01-05 Brose Fahrzeugteile Se & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg Antriebsanordnung für eine Klappe eines Kraftfahrzeugs
DE102022118199A1 (de) * 2022-07-21 2024-02-01 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verstelleinheit einer Lenksäule eines Fahrzeugs
KR20240154344A (ko) * 2023-04-18 2024-10-25 에이치엘만도 주식회사 와이어 어셈블리 및 이를 포함하는 자동차의 조향장치
EP4729389A1 (de) 2024-10-15 2026-04-22 thyssenkrupp Presta AG Verfahren zur positionsverstellung einer in zwei richtungen verstellbaren lenksäule für ein lenksystem eines kraftfahrzeugs, kraftfahrzeug-lenksäule und kraftfahrzeug

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10253007A1 (de) * 2002-11-14 2004-05-27 Robert Bosch Gmbh Ansteuervorrichtung für Zwei-Motoren Wischanlagen

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1034379C (zh) * 1993-03-10 1997-03-26 陈大可 半桥式功放级供电中点电压自动调节装置
JP2000287477A (ja) * 1999-03-29 2000-10-13 Mitsubishi Electric Corp モータ駆動装置
JP4287565B2 (ja) * 2000-02-14 2009-07-01 本田技研工業株式会社 後輪操舵装置
US6765391B2 (en) * 2002-10-22 2004-07-20 Texas Instruments Incorporated Low cost asic architecture for safety critical applications monitoring an applied stimulus
JP5151128B2 (ja) 2006-11-30 2013-02-27 日本精工株式会社 電動式ステアリング装置
US8026678B2 (en) * 2007-03-30 2011-09-27 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Motor control device
JP5768999B2 (ja) 2011-02-16 2015-08-26 株式会社ジェイテクト モータ制御装置および車両用操舵装置
JP5772726B2 (ja) 2012-05-31 2015-09-02 株式会社デンソー 空調装置用制御装置
WO2014199021A1 (fr) * 2013-06-12 2014-12-18 Université De Valenciennes Et Du Hainaut-Cambrésis Système de direction pour véhicule
DE102014101995A1 (de) 2014-02-18 2015-01-29 Thyssenkrupp Presta Ag Lenksäule für ein Kraftfahrzeug und Spindelmutter
DE102015224602B4 (de) 2015-12-08 2023-05-04 Thyssenkrupp Ag Lenksäule für eine steer-by-wire-Lenkeinrichtung
DE102017201131A1 (de) * 2017-01-25 2018-07-26 Zf Friedrichshafen Ag Ansteuerung einer elektrischen Maschine
US11904960B2 (en) * 2020-04-14 2024-02-20 Hl Mando Corporation Steering system and method for controlling the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10253007A1 (de) * 2002-11-14 2004-05-27 Robert Bosch Gmbh Ansteuervorrichtung für Zwei-Motoren Wischanlagen

Also Published As

Publication number Publication date
US11591001B2 (en) 2023-02-28
CN112996712B (zh) 2023-09-05
US20210403073A1 (en) 2021-12-30
WO2020099362A1 (de) 2020-05-22
CN112996712A (zh) 2021-06-18
DE102018128399A1 (de) 2020-05-14

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