WO2020114710A1 - Fahrzeug mit einer lenkvorrichtung - Google Patents

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WO2020114710A1
WO2020114710A1 PCT/EP2019/080588 EP2019080588W WO2020114710A1 WO 2020114710 A1 WO2020114710 A1 WO 2020114710A1 EP 2019080588 W EP2019080588 W EP 2019080588W WO 2020114710 A1 WO2020114710 A1 WO 2020114710A1
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Tim Ehlers
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R25/02—Fittings or systems for preventing or indicating unauthorised use or theft of vehicles operating on vehicle systems or fittings, e.g. on doors, seats or windscreens operating on the steering mechanism
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    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/005—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback
    • B62D5/006—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback power actuated

Definitions

  • the invention relates to a vehicle with a steering device for at least one steerable vehicle wheel, comprising, inter alia, a steering handle for a driver of the vehicle for specifying his or her steering request, an actuator for setting a toe angle of the at least one steerable vehicle wheel, taking into account the predefined driver-steering request, and one Steering handle actuator for generating a reaction to a specification of the driver on the steering handle, wherein the steering handle actuator can act by means of a mechanical transmission device on a steering control element mechanically connected to the steering handle, which is arranged in a first housing together with the steering handle in the vehicle .
  • Such a steering device is in particular one of the steer-by-wire type.
  • the so-called steering handle actuator is referred to in conventional terminology as a force feedback actuator, but the present invention is expressly not limited to a steer-by-wire system, which is why a general term is selected here.
  • the force feedback actuator (or steering handle actuator) arranged away from the steering spindle (or away from the steering control member) can have a threaded spindle, for example in the form of a worm interacting with a worm wheel of the steering spindle, which is present is abstractly referred to as a mechanical transmission device, ultimately acting on the steering wheel (or the steering handle).
  • a threaded spindle for example in the form of a worm interacting with a worm wheel of the steering spindle, which is present is abstractly referred to as a mechanical transmission device, ultimately acting on the steering wheel (or the steering handle).
  • the steering wheel and the steering spindle are mounted with a clutch for activating a mechanical fallback level, as well as the force feedback actuator in a single coherent housing, which in turn is suitably mounted in the vehicle, in In the case of a passenger car, for example, on a dashboard support or more generally on a dashboard structure.
  • a separate housing is provided for the force feedback actuator and its control electronics, the latter is attached or supported directly on the housing supporting the steering spindle and the steering wheel.
  • This is to show how a more free space can be created on a steering device according to the preamble of claim 1 in the area of a steering spindle or steering shaft or a steering control member and its or its housing ( object of the present invention).
  • the force feedback actuator (or steering handle actuator) is arranged and mounted further away from the first housing, in which, among other things, the steering spindle and the steering wheel are mounted, namely in an independent second housing, which is independent of the first housing Vehicle, for example on a dashboard panel structure of the same, is mounted.
  • a force feedback actuator according to the invention continues to be connected via a threaded spindle or the mechanical transmission device to the steering spindle in a mechanical connection, but this mechanical connection does not significantly contribute to the mounting of the second housing or does not take over such mounting.
  • the threaded spindle or mechanical transmission device can bridge a relatively long distance, so that the second housing in a two-track vehicle, for example, can also be arranged on the other side than the steering wheel.
  • a flexible shaft or an endless traction mechanism (cf., for example, DE 199 41 535 A1) is used as a mechanical transmission device, there is the greatest possible freedom with regard to the placement or arrangement of the second force feedback actuator Housing.
  • a so-called locking star of an electric steering column lock acting as an anti-theft device has usually been provided on a steering spindle.
  • the transmission device or threaded spindle
  • the transmission device can now act on the steering spindle (or the steering control member) instead of this detent star (or a previously common anti-theft locking device), so that necessary design changes are kept within limits.
  • an anti-theft locking device should also be desired, this could be provided on the transmission device or threaded spindle, as is known in principle from the first-mentioned document.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung für zumindest ein lenkbares Fahrzeugrad, aufweisend unter anderem eine Lenkhandhabe für einen Fahrer des Fahrzeugs zur Vorgabe seines Lenkwunsches, einen Aktuator zur Einstellung eines Spurwinkels des zumindest einen lenkbaren Fahrzeugsrades unter Berücksichtigung des vorgegebenen Fahrer-Lenkwunsches, sowie einen Lenkhandhabe-Aktor zur Erzeugung einer Reaktion auf eine Vorgabe des Fahrers an der Lenkhandhabe, wobei der Lenkhandhabe-Aktor mittels einer mechanischen Übertragungsvorrichtung auf ein mit der Lenkhandhabe mechanisch verbundenes Lenksteuerglied einwirken kann, das zusammen mit der Lenkhandhabe in einem ersten Gehäuse angeordnet im Fahrzeug gelagert ist. Dabei ist der Lenkhandhabe- Aktor in einem zweiten Gehäuse separat und unabhängig vom ersten Gehäuse im Fahrzeug gelagert.

Description

Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung für zumindest ein lenkbares Fahrzeugrad, aufweisend unter anderem eine Lenkhandhabe für einen Fahrer des Fahrzeugs zur Vorgabe seines Lenkwunsches, einen Aktuator zur Einstellung eines Spurwinkels des zumindest einen lenkbaren Fahrzeugrades unter Berücksichtigung des vorgegebenen Fahrer- Lenkwunsches, sowie einen Lenkhandhabe-Aktor zur Erzeugung einer Reaktion auf eine Vorgabe des Fahrers an der Lenkhandhabe, wobei der Lenkhandhabe-Aktor mittels einer mechanischen Übertragungsvorrichtung auf ein mit der Lenkhandhabe mechanisch verbundenes Lenksteuerglied einwirken kann, das zusammen mit der Lenkhandhabe in einem ersten Gehäuse angeordnet im Fahrzeug gelagert ist. Zum Stand der Technik wird neben der DE 10 2016 206 610 A1 auf die DE 603 11 602 T2 verwiesen.
Bei einer solchen Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 handelt es sich insbesondere um eine solche der Steer-by-Wire Bauart. Der hier sog. Lenkhandhabe-Aktor wird dabei in üblicher Terminologie als Force- Feedback-Aktor bezeichnet, jedoch ist die vorliegende Erfindung ausdrück lich nicht auf ein Steer-By-Wire-System beschränkt, weswegen vorliegend ein allgemeiner Begriff gewählt ist. Gleiches gilt für die Lenkhandhabe, bei welcher es sich üblicherweise um ein Lenkrad handelt, jedoch sind auch hier Alternativen möglich. Und das hier sog. Lenksteuerglied ist im Falle eines Lenkrades eines Steer-by-Wire-Systems eine Lenkwelle oder Lenkspindel, an welcher nicht nur die von einer elektronischen Steuervorrichtung für den Radwinkelsteller (= Aktuator zur Einstellung eines Spurwinkels) benötigten Signale abgegriffen werden, sondern die üblicherweise auch mit einer Kupplung zur Zuschaltung einer mechanischen Rückfallebene bei Ausfall des elektrischen oder elektronischen Systems mechanisch verbunden ist. Wie beispielsweise die eingangs zweitgenannte Schrift zeigt kann der abseits der Lenkspindel (bzw. abseits des Lenksteuerglieds) angeordnete Force-Feedback-Aktor (bzw. Lenkhandhabe-Aktor) über eine Gewindespin del beispielsweise in Form einer mit einem Schneckenrad der Lenkspindel zusammenwirkenden Schnecke, welche vorliegend abstrakt als mechani sche Übertragungsvorrichtung bezeichnet ist, letztendlich auf das Lenkrad (bzw. die Lenkhandhabe) einwirken. Im Weiteren werden des einfacheren Verständnisses wegen nur noch die gängigen Begriffe„Lenkrad“,„Lenkspin del“, „Force-Feedback-Aktor“ und „Gewindespindel“ verwendet, ohne hierdurch eine Beschränkung auf diese beispielhaften Elemente anstelle der allgemeineren Begriffe ausdrücken zu wollen.
Im bekannten Stand der Technik von Steer-by-Wire-Systemen sind das Lenkrad und die Lenkspindel mit einer Kupplung zur Aktivierung einer mechanischen Rückfallebene sowie der Force-Feedback-Aktor in einem einzigen zusammenhängenden Gehäuse gelagert, welches seinerseits geeignet im Fahrzeug gelagert ist, im Falle eines Personenkraftwagens beispielsweise an einem Armaturentafelträger bzw. allgemeiner an einer Armaturentafelstruktur. Deutlicher als in der eingangs zweitgenannten Schrift ist dies beispielsweise in der CN 104 015 781 A gezeigt. Und selbst dann, wenn wie in der US 6,820,713 B2 gezeigt für den Force-Feedback-Aktor und dessen Steuerungselektronik ein separates Gehäuse vorgesehen ist, ist letzteres direkt am die Lenkspindel und das Lenkrad lagernden Gehäuse angebracht bzw. abgestützt.
Der in einem Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen im Bereich der Lenkspindel bzw. deren Gehäuses zur Verfügung stehende Bauraum ist sehr beschränkt, insbesondere auch dann, wenn im Hinblick auf autonomes Fahren auch noch eine Anordnung zum Verstauen (im weitesten Sinne) des Lenkrads vorzusehen ist. Hiermit soll daher aufgezeigt werden, wie an einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 im Bereich einer Lenkspindel bzw. Lenkwelle bzw. eines Lenksteuergliedes und dessen bzw. deren Gehäuses etwas mehr freier Bauraum geschaffen werden kann (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des unabhängi gen Patentanspruchs und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkhand- habe-Aktor in einem zweiten Gehäuse separat und unabhängig vom ersten Gehäuse im Fahrzeug gelagert ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist der Force-Feedback-Aktor (bzw. Lenkhandhabe-Aktor) weiter abseits des ersten Gehäuses, in welchem unter anderem die Lenkspindel und das Lenkrad gelagert sind, angeordnet und gelagert, nämlich in einem eigenständigen zweiten Gehäuse, welches unabhängig vom ersten Gehäuse am Fahrzeug, so beispielsweise an einer Armaturenta felstruktur desselben, gelagert ist. Selbstverständlich steht ein erfindungs gemäßer Force-Feedback-Aktor weiterhin über eine Gewindespindel bzw. die mechanisches Übertragungsvorrichtung mit der Lenkspindel in mechani scher Verbindung, jedoch trägt diese mechanische Verbindung nicht nennenswert zur Lagerung des zweiten Gehäuses bei bzw. übernimmt nicht eine solche Lagerung. Dabei kann die Gewindespindel bzw. mechanische Übertragungsvorrichtung eine relativ lange Distanz überbrücken, so dass das zweite Gehäuse in einem zweispurigen Fahrzeug beispielswiese auch auf der anderen Seite als das Lenkrad angeordnet sein kann. Wenn anstelle einer Gewindespindel beispielsweise eine flexible Welle oder ein endloses Zugmittelgetriebe (vgl. bspw. DE 199 41 535 A1 ) als mechanische Übertra gungsvorrichtung zum Einsatz kommt, so besteht größtmögliche Freiheit hinsichtlich der Platzierung bzw. Anordnung des zweiten den Force- Feedback-Aktor aufnehmenden Gehäuses. An einer Lenkspindel ist bislang üblicherweise ein sogenannter Raststern einer als Diebstahlschutz fungierenden elektrischen Lenksäulenverriegelung vorgesehen. An einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung kann nun die Übertragungsvorrichtung (bzw. Gewindespindel) anstelle dieses Raststerns (bzw. einer bislang üblichen Diebstahl-Verriegelungsvorrichtung) auf die Lenkspindel (bzw. das Lenksteuerglied) einwirken, wodurch sich nötige konstruktive Veränderungen in Grenzen halten. Sollte weiterhin eine Diebstahl-Verriegelungsvorrichtung gewünscht sein, so könnte diese an der Übertragungsvorrichtung bzw. Gewindespindel vorgesehen sein, so wie dies grundsätzlich aus der eingangs erstgenannten Schrift bekannt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung für zumindest ein lenkbares Fahrzeug rad, aufweisend unter anderem eine Lenkhandhabe für einen Fahrer des Fahrzeugs zur Vorgabe seines Lenkwunsches, einen Aktuator zur Einstel lung eines Spurwinkels des zumindest einen lenkbaren Fahrzeugsrades un ter Berücksichtigung des vorgegebenen Fahrer-Lenkwunsches, sowie einen Lenkhandhabe-Aktor zur Erzeugung einer Reaktion auf eine Vorgabe des Fahrers an der Lenkhandhabe, wobei der Lenkhandhabe-Aktor mittels einer mechanischen Übertragungsvorrichtung auf ein mit der Lenkhandhabe me chanisch verbundenes Lenksteuerglied einwirken kann, das zusammen mit der Lenkhandhabe in einem ersten Gehäuse angeordnet im Fahrzeug gela gert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkhandhabe-Aktor in einem zweiten Gehäuse separat und unabhängig vom ersten Gehäuse im Fahrzeug gela gert ist.
2. Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Lenksteu erglied als eine verdrehbare Welle und die Übertragungsvorrichtung als eine Gewindespindel ausgebildet ist.
3. Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Übertragungsvorrichtung anstelle einer bislang üblichen Diebstahl- Verriegelungsvorrichtung auf das Lenksteuerglied einwirkt.
4. Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Diebstahl-Verriegelungsvorrichtung an der Übertra gungsvorrichtung vorgesehen ist.
5. Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das zweite Gehäuse mit dem Lenkhandhabe-Aktor an ei ner Armaturentafelstruktur des Fahrzeugs gelagert ist.
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