WO2021028097A1 - Lenksäule für ein steer-by-wire lenksystem eines kraftfahrzeugs und lenksäulenanordnung - Google Patents

Lenksäule für ein steer-by-wire lenksystem eines kraftfahrzeugs und lenksäulenanordnung Download PDF

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WO2021028097A1
WO2021028097A1 PCT/EP2020/066278 EP2020066278W WO2021028097A1 WO 2021028097 A1 WO2021028097 A1 WO 2021028097A1 EP 2020066278 W EP2020066278 W EP 2020066278W WO 2021028097 A1 WO2021028097 A1 WO 2021028097A1
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WO
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steering column
column body
steering
drive
connecting element
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/066278
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English (en)
French (fr)
Inventor
David Heraud
Jean Gautier
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a steering column for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle.
  • the invention also relates to a steering column arrangement for a steer-by-wheel steering system of a motor vehicle.
  • steering columns in cars are manually or electrically adjustable in height and length.
  • the longitudinal adjustment is often implemented as a telescopic tube between the housing, which carries out the pivoting movement for the height adjustment, and the telescopic tube, often referred to as a crash tube or guide tube.
  • some steering columns have a so-called easy-entry function, which enables a steering column body of the steering column to be retracted as deeply as an adjustment range of the steering column allows.
  • the adjustment range of the steering column usually has a stroke of 25 mm to 35 mm.
  • DE 102008060225 B4 discloses an adjustable steering column for a motor vehicle with a steering column body for supporting a rotatable steering shaft, a clamping mechanism for implementing a stepless adjustability of the steering shaft along the longitudinal direction of the steering column body and an energy absorption mechanism for energy-consuming displacement of the steering shaft in the event of an accident.
  • the invention is therefore based on the object of providing an improved steering column arrangement for a motor vehicle which enables the steering column to be adjusted more extensively, provides an effective energy absorption mechanism in the event of a crash and has compact axial dimensions.
  • the object is achieved with a steering column for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle with the features of claim 1.
  • the object is also achieved with a steering column arrangement for a motor vehicle having the features of claim 9.
  • the present invention provides a steering column for a steer-by-wire steering system of a motor vehicle, with a steering column body and a steering column bracket, a drive for adjusting an inclination of the steering column body being arranged on the steering column bracket, a force application point of the drive for adjusting the inclination of the steering column body is arranged on a first axial end portion of the steering column body, wherein on a second axial end portion of the steering column body arranged opposite to the first axial end portion, a load on the steering column body with a predetermined weight, preferably a steering wheel, can be arranged, and wherein an axis of rotation of the steering column body can be arranged between the Force application point of the drive for adjusting the inclination of the steering column body and the second axial end portion of the steering column body is arranged.
  • the present invention also provides a steering column arrangement for a motor vehicle with the steering column according to the invention and with a drive, which is arranged fixed to the vehicle, for axially adjusting the steering column.
  • One idea of the present invention is to arrange the axis of rotation of the steering column body between the force application point of the drive for adjusting the inclination of the steering column body and the second axial end section of the steering column body. This represents a significant modification compared to known solutions, in which the axis of rotation is usually arranged at an axial end section of the steering column and the force application point of the drive for adjusting the inclination of the steering column body is arranged between respective axial end sections of the steering column body.
  • This structural redesign has the advantage that a load arm of the steering column or the steering column body is shortened by approximately a factor of 2.
  • the load that can be arranged on the second axial end section of the steering column body i.e. the steering wheel, acts less strongly on the steering column body in the event of a crash.
  • the load produces a reduced torque, which reduces the stress on the steering column body in the event of a crash.
  • the steering column Due to its axial displaceability relative to the drive for the axial adjustment of the steering column, which is arranged fixed to the vehicle, the steering column has a higher rigidity due to its shortened design resulting from this.
  • the axis of rotation of the steering column body is arranged essentially in an axially central region of the steering column body, the steering column bracket extending from connecting sections of the steering column bracket to which a connecting element is connected to the steering column bracket at least as far as the axis of rotation of the steering column body , and wherein the steering column body is rotatably mounted on the axis of rotation for the steering column bracket.
  • the drive for adjusting the inclination of the steering column body has a helical gear arranged on the steering column bracket, preferably a ball screw drive driven by an electric machine.
  • the helical gear advantageously enables stepless adjustability, linear adjustment behavior and compact dimensions of the drive for adjusting the inclination of the steering column body.
  • a spindle nut of the helical gear preferably the ball screw, is connected to the steering column body by a connecting element.
  • the axial deflection of the spindle nut produced by a threaded spindle of the helical gear can thus advantageously be converted into a change in the inclination of the steering column body.
  • connection element is essentially L-shaped, a first connection point of the connection element being connected to the spindle nut of the helical gear, preferably the ball screw, a second connection point of the connection element being connected to at least one connection section of the steering column bracket is connected, and wherein a third connecting portion of the connecting element is connected to a connecting portion of the steering column body.
  • the L-shaped design of the connecting element thus advantageously enables a lever arm effect of the axial deflection of the spindle nut of the helical gear and a resulting deflection of the steering column body in accordance with the geometry of the L-shaped connecting element.
  • connection element is rotatably mounted with the first connection point on the spindle nut of the screw drive, preferably the ball screw drive.
  • the connecting element with the second connection point is rotatably mounted on the at least one connecting section of the steering column bracket, and the connecting element with the third connecting point is rotatably mounted on the connecting section of the steering column body. Due to the rotatable mounting of the connecting element at the first connection point, at the second connection point and at the third connection point, the connection between the drive, steering column holder and steering column body has a total of three degrees of freedom. An effective adjustment of the steering column body can thus be made possible.
  • the axis of rotation of the steering column body is arranged on an upper side of the steering column body when the steering column is installed in the motor vehicle. Due to the arrangement or mounting of the steering column body adjacent to the steering column bracket, effective adjustability of the steering column body can be made possible with a compact design.
  • the steering column bracket and the steering column attached to the steering column bracket are attached by the drive, which is fixed to the vehicle, for axial adjustment of the steering column, in particular relative to a plate fixed to the vehicle which the drive is attached to axially adjust the steering column, are axially adjustable.
  • 1 shows a side view of a steering column arrangement for a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention
  • 2 shows a side view of a steering column arrangement for a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a side view of a steering column arrangement for a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a section of a steering column for a motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a schematic representation of the steering column for the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows an enlarged detailed view of the schematic representation of the steering column for the motor vehicle shown in FIG. 5 according to the preferred embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a side view of a steering column arrangement for a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention.
  • the steering column 1 for the motor vehicle has a steering column body 10 and a steering column bracket 12.
  • the steering column arrangement 2 comprises both the steering column 1 and a drive 27, which is arranged fixed to the vehicle, for axially adjusting the steering column 1.
  • the steering column bracket 12 and the steering column 1 fastened to the steering column bracket 12 are axially arranged by the drive 27 fixed to the vehicle for the axial adjustment of the steering column 1, in particular relative to a plate 28 fixed to the vehicle, to which the drive 27 is fixed for the axial adjustment of the steering column 1 adjustable.
  • a drive 14 for adjusting an inclination of the steering column body 10 is arranged on the steering column holder 12.
  • a force application point 16 of the drive 14 for adjusting the inclination of the steering column body 10 is arranged on a first axial end section 10 a of the steering column body 10.
  • a load 18 preferably a steering wheel, can be arranged which acts on the steering column body 10 with a predetermined weight.
  • An axis of rotation 20 of the steering column body 10 is arranged between the force application point 16 of the drive 14 for adjusting the inclination of the steering column body 10 and the second axial end section 10b of the steering column body 10.
  • the axis of rotation 20 of the steering column body 10 is arranged essentially in an axially central region 10c of the steering column body 10. This advantageously ensures an optimal division between the force arm and the load arm of the steering column body acting as a lever.
  • the steering column bracket 12 extends from the connecting sections 12a, 12b (shown in Fig. 6) of the steering column bracket 12, to which the connecting element 26 is connected to the steering column bracket 12, in the axial direction A of the steering column body 10 at least to the axis of rotation 20 of the steering column body 10, in of the present embodiment even beyond that.
  • the steering column holder 12 can extend, for example, from the point of application 16 of the drive 14 on the steering column body 10 in the axial direction A of the steering column body 10 only to the axis of rotation 20 of the steering column body 10.
  • the steering column body 10 is rotatably mounted on the axis of rotation 20 for the steering column holder 12.
  • FIG. 2 shows a side view of a steering column arrangement for a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention.
  • the steering column body 10 is shown in FIG. 2 in a first maximum deflection position about the axis of rotation 20 and, starting from a central position of the steering column body 10, has a predetermined adjustability in a first adjustment direction RI.
  • a connecting element 26 connects the drive 14 for adjusting the inclination of the steering column body 10 via the steering column bracket 12 to the steering column body 10.
  • FIG 3 shows a side view of a steering column arrangement for a motor vehicle according to a preferred embodiment of the invention.
  • the steering column body 10 is shown in FIG. 3 in a second maximum deflection position about the axis of rotation 20 and, starting from a central position of the steering column body 10, has a predetermined adjustability in a second adjustment direction R2.
  • a connecting element 26 connects the drive 14 for adjusting the inclination of the steering column body 10 via the steering column bracket 12 to the steering column body 10.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a section of a steering column for a motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention.
  • the drive 14 for adjusting the inclination of the steering column body 10 has a helical gear 22 arranged on the steering column holder 12, preferably a ball screw drive driven by an electrical machine 24.
  • the axis of rotation 20 of the steering column body 10 is arranged on an upper side 10d of the steering column body 10.
  • the ball screw drive here is of a conventional type, ie the electrical machine 24 drives a spindle drive 23, which in turn results in an axial deflection of a spindle nut 22a of the ball screw drive.
  • the drive 14 can be configured, for example, in the form of a gear, for example a reduction gear.
  • the drive 14 can be designed, for example, by a direct connection to the connecting element 26 in the form of, for example, a linear drive or some other actuator.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of the steering column for the motor vehicle according to the preferred embodiment of the invention.
  • the spindle nut 22a of the helical gear 22, preferably of the ball screw drive, is connected to the steering column body 10 by the connecting element 26.
  • the connecting element 26 is essentially L-shaped.
  • FIG. 6 shows an enlarged detailed view of the schematic representation of the steering column for the motor vehicle shown in FIG. 5 according to the preferred embodiment of the invention.
  • a first connection point 26a of the connecting element 26 is connected to the spindle nut 22a of the screw gear 22, preferably the ball screw drive.
  • a second connection point 26b of the connection element 26 is connected to at least one connection section, in the present exemplary embodiment two connection sections 12a, 12b, of the steering column bracket 12.
  • a third connecting portion 26c of the connecting element 26 is connected to a connecting portion 10c of the steering column body 10.
  • the connecting element 26 is rotatably mounted with the first connection point 26a on the spindle nut 22a of the screw gear 22, preferably the ball screw.
  • the connecting element 26 is also connected to the second connecting point 26b on the at least one connecting section 12a, 12b, in the present exemplary embodiment two Connecting sections, the steering column bracket 12 rotatably mounted.
  • the connecting element 26 is rotatably supported by the third connecting point 26c on the connecting section 10c of the steering column body 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenksäule (1) für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Lenksäulenkörper (10) und einer Lenksäulenhalterung (12), wobei an der Lenksäulenhalterung (12) ein Antrieb (14) zum Verstellen einer Neigung des Lenksäulenkörpers (10) angeordnet ist, wobei ein Kraftangriffspunkt (16) des Antriebs (14) zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers (10) an einem ersten axialen Endabschnitt (10a) des Lenksäulenkörpers (10) angeordnet ist, wobei an einem zum ersten axialen Endabschnitt (10a) gegenüberliegend angeordneten zweiten axialen Endabschnitt (10b) des Lenksäulenkörpers (10) eine den Lenksäulenkörper (10) mit einer vorgegebenen Gewichtskraft beaufschlagende Last (18), vorzugsweise ein Lenkrad, anordenbar ist, und wobei eine Drehachse (20) des Lenksäulenkörpers (10) zwischen dem Kraftangriffspunkt (16) des Antriebs (14) zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers (10) und dem zweiten axialen Endabschnitt (10b) des Lenksäulenkörpers (10) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Lenksäulenanordnung (2) für ein Kraftfahrzeug.

Description

Beschreibung
Titel
Lenksäule für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs und
Lenksäulenanordnung
Die Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Lenksäulenanordnung für ein Steer-by-Wre Lenksystem eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
In der Regel sind Lenksäulen im Pkw manuell oder elektrisch in der Höhe und der Länge verstellbar. Speziell die Längsverstellung wird häufig als Teleskoprohr zwischen dem Gehäuse, welches die Schwenkbewegung für die Höhenverstellung ausführt, und dem Teleskoprohr, häufig als Crashrohr oder Führungsrohr bezeichnet, ausgeführt.
Des Weiteren weisen manche Lenksäulen eine sogenannte Easy-Entry-Funktion auf, welche es ermöglicht, dass ein Lenksäulenkörper der Lenksäule so tief einfahrbar ist, wie es ein Verstellbereich der Lenksäule erlaubt. Der Verstellbereich der Lenksäule weist in der Regel einen Hub von 25 mm bis 35 mm auf.
Die DE 102008060225 B4 offenbart eine verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenksäulenkörper zur Lagerung einer drehbaren Lenkwelle, einem Klemmmechanismus zur Umsetzung einer stufenlosen Verstellbarkeit der Lenkwelle entlang der Längsrichtung des Lenksäulenkörpers und einem Energieabsorptionsmechanismus zur energieverzehrenden Verlagerung der Lenkwelle bei einem Unfall. Im Rahmen der Anwendung eines autonomen Fährbetriebs des Fahrzeugs ist es jedoch wünschenswert, zum einen einen größeren Verstellbereich der Lenksäule zu ermöglichen, sodass die Lenksäule und eine daran angebrachte Lenkvorrichtung in einem autonomen Fährbetrieb des Fahrzeugs weitestgehend in einem Armaturenbrett bzw. einer Innenraumverkleidung des Fahrzeugs versenkbar ist und zum anderen die Funktionalität der Lenksäule erhalten bleibt, dass der Energieabsorptionsmechanismus zur energieverzehrenden Verlagerung der Lenkwelle bei einem Unfall sowohl in einer Nominalposition der Lenksäule, d.h. in einem manuellen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs, sowie während der Verstellung der Lenksäule gegeben ist.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche eine erweiterte Verstellbarkeit der Lenksäule ermöglicht, im Crashfall einen effektiven Energieabsorptionsmechanismus bereitstellt und kompakte axiale Abmessungen aufweist.
Die Aufgabe wird mit einer Lenksäule für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird des Weiteren mit einer Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Lenksäule für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Lenksäulenkörper und einer Lenksäulenhalterung, wobei an der Lenksäulenhalterung ein Antrieb zum Verstellen einer Neigung des Lenksäulenkörpers angeordnet ist, wobei ein Kraftangriffspunkt des Antriebs zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers an einem ersten axialen Endabschnitt des Lenksäulenkörpers angeordnet ist, wobei an einem zum ersten axialen Endabschnitt gegenüberliegend angeordneten zweiten axialen Endabschnitt des Lenksäulenkörpers eine den Lenksäulenkörper mit einer vorgegebenen Gewichtskraft beaufschlagende Last, vorzugsweise ein Lenkrad, anordenbar ist, und wobei eine Drehachse des Lenksäulenkörpers zwischen dem Kraftangriffspunkt des Antriebs zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers und dem zweiten axialen Endabschnitt des Lenksäulenkörpers angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren eine Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Lenksäule und mit einem fahrzeugfest angeordneten Antrieb zum axialen Verstellen der Lenksäule.
Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, die Drehachse des Lenksäulenkörpers zwischen dem Kraftangriffspunkt des Antriebs zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers und dem zweiten axialen Endabschnitt des Lenksäulenkörpers anzuordnen. Dies stellt gegenüber bekannten Lösungen eine wesentliche Abwandlung dar, bei welchen die Drehachse in der Regel an einem axialen Endabschnitt der Lenksäule und der Kraftangriffspunkt des Antriebs zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers zwischen jeweiligen axialen Endabschnitten des Lenksäulenkörpers angeordnet ist.
Diese konstruktive Neugestaltung bringt die Vorteile mit sich, dass ein Lastarm der Lenksäule bzw. des Lenksäulenkörpers in etwa um den Faktor 2 verkürzt ist. Somit wirkt die an dem zweiten axialen Endabschnitt des Lenksäulenkörpers anordenbare Last, d.h. das Lenkrad, im Crashfall weniger stark auf den Lenksäulenkörper ein. Die Last erzeugt in anderen Worten ein verringertes Drehmoment, wodurch die Beanspruchung des Lenksäulenkörpers im Crashfall reduziert wird.
Des Weiteren weist die Lenksäule aufgrund ihrer axialen Verschiebbarkeit relativ zu dem fahrzeugfest angeordneten Antrieb zum axialen Verstellen der Lenksäule aufgrund ihrer hierdurch bedingten verkürzten Bauform eine höhere Steifigkeit auf.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Drehachse des Lenksäulenkörpers im Wesentlichen in einem axial mittigen Bereich des Lenksäulenkörpers angeordnet ist, wobei sich die Lenksäulenhalterung von Verbindungsabschnitten der Lenksäulenhalterung, an welchen ein Verbindungselement mit der Lenksäulenhalterung verbunden ist, zumindest bis zur Drehachse des Lenksäulenkörpers erstreckt, und wobei der Lenksäulenkörper an der Drehachse zur Lenksäulenhalterung drehbar gelagert ist. Somit ergibt sich in vorteilhafter Weise eine gute Absorption einer durch die Lenkspindel auf den Lenksäulenkörper wirkenden Aufprallenergie. Gleichzeitig kann in vorteilhafter Weise eine kompakte Bauform der Lenksäule ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Antrieb zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers ein an der Lenksäulenhalterung angeordnetes Schraubgetriebe, vorzugsweise einen durch eine elektrische Maschine angetriebenen Kugelgewindetrieb, aufweist. Das Schraubgetriebe ermöglicht in vorteilhafter Weise eine stufenlose Verstellbarkeit, ein lineares Verstellverhalten sowie eine kompakte Abmessung des Antriebs zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine Spindelmutter des Schraubgetriebes, vorzugsweise des Kugelgewindetriebs, durch ein Verbindungselement mit dem Lenksäulenkörper verbunden ist. Die durch eine Gewindespindel des Schraubgetriebes erzeugte axiale Auslenkung der Spindelmutter kann somit in vorteilhafter Weise in eine Neigungsänderung des Lenksäulenkörpers umgewandelt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Verbindungselement im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist, wobei ein erster Verbindungspunkt des Verbindungselements mit der Spindelmutter des Schraubgetriebes, vorzugsweise des Kugelgewindetriebs, verbunden ist, wobei ein zweiter Verbindungspunkt des Verbindungselements mit zumindest einem Verbindungsabschnitt der Lenksäulenhalterung verbunden ist, und wobei ein dritter Verbindungsabschnitt des Verbindungselements mit einem Verbindungsabschnitt des Lenksäulenkörpers verbunden ist. Die L-förmige Ausbildung des Verbindungselements ermöglicht somit in vorteilhafter Weise eine Hebelarmwirkung der axialen Auslenkung der Spindelmutter des Schraubgetriebes und eine daraus resultierende Auslenkung des Lenksäulenkörpers entsprechend der Geometrie des L-förmigen Verbindungselements.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Verbindungselement mit dem ersten Verbindungspunkt an der Spindelmutter des Schraubgetriebes, vorzugsweise des Kugelgewindetriebs, drehbar gelagert ist. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Axialbewegung der Spindelmutter in eine Bewegung des Verbindungselements umgewandelt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Verbindungselement mit dem zweiten Verbindungspunkt an dem zumindest einen Verbindungsabschnitt der Lenksäulenhalterung drehbar gelagert ist, und wobei das Verbindungselement mit dem dritten Verbindungspunkt am Verbindungsabschnitt des Lenksäulenkörpers drehbar gelagert ist. Aufgrund der drehbaren Lagerung des Verbindungselements am ersten Verbindungspunkt, am zweiten Verbindungspunkt und am dritten Verbindungspunkt weist die Verbindung zwischen Antrieb, Lenksäulenhalterung und Lenksäulenkörper insgesamt drei Freiheitsgrade auf. Damit kann eine effektive Verstellung des Lenksäulenkörpers ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Drehachse des Lenksäulenkörpers in einem Einbauzustand der Lenksäule im Kraftfahrzeug an einer Oberseite des Lenksäulenkörpers angeordnet ist. Aufgrund der zur Lenksäulenhalterung benachbarten Anordnung bzw. Lagerung des Lenksäulenkörpers kann eine effektive Verstellbarkeit des Lenksäulenkörpers bei kompakter Bauform ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lenksäulenhalterung und die an der Lenksäulenhalterung befestigte Lenksäule durch den fahrzeugfest angeordneten Antrieb zum axialen Verstellen der Lenksäule, insbesondere relativ zu einer fahrzeugfest angeordneten Platte, an welcher der Antrieb zum axialen Verstellen der Lenksäule befestigt ist, axial verstellbar sind.
Dies weist vor allem den Vorteil auf, dass bei der axialen Verstellung der Lenksäule die Drehachse des Lenksäulenkörpers ebenfalls axial verschoben wird, da sowohl der Lenksäulenkörper als auch die Lenksäulenhalterung relativ zu dem fahrzeugfest angeordneten Antrieb zur Axialverstellung der Lenksäule verstellbar ist. Dies bedeutet eine im Crashfall geringere Momenteneinleitung bzw. ein geringeres Lastmoment, welches vom Lenkrad auf die Lenksäule wirkt. Des Weiteren weist die Lenksäule aufgrund ihrer kompakteren Bauform ebenfalls eine höhere Steifigkeit auf.
Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 eine Seitenansicht einer Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Lenksäule für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Lenksäule für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 6 eine vergrößerte Detailansicht der in Fig. 5 gezeigten schematischen Darstellung der Lenksäule für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Lenksäule 1 für das Kraftfahrzeug weist einen Lenksäulenkörper 10 und eine Lenksäulenhalterung 12 auf.
Die Lenksäulenanordnung 2 umfasst sowohl die Lenksäule 1 als auch einen fahrzeugfest angeordneten Antrieb 27 zum axialen Verstellen der Lenksäule 1.
Die Lenksäulenhalterung 12 und die an der Lenksäulenhalterung 12 befestigte Lenksäule 1 sind durch den fahrzeugfest angeordneten Antrieb 27 zum axialen Verstellen der Lenksäule 1, insbesondere relativ zu einer fahrzeugfest angeordneten Platte 28, an welcher der Antrieb 27 zum axialen Verstellen der Lenksäule 1 befestigt ist, axial verstellbar. An der Lenksäulenhalterung 12 ist ein Antrieb 14 zum Verstellen einer Neigung des Lenksäulenkörpers 10 angeordnet. Ein Kraftangriffspunkt 16 des Antriebs 14 zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers 10 ist an einem ersten axialen Endabschnitt 10a des Lenksäulenkörpers 10 angeordnet.
An einem zum ersten axialen Endabschnitt 10a gegenüberliegend angeordneten zweiten axialen Endabschnitt 10b des Lenksäulenkörpers 10 ist eine den Lenksäulenkörper 10 mit einer vorgegebenen Gewichtskraft beaufschlagende Last 18, vorzugsweise ein Lenkrad, anordenbar.
Eine Drehachse 20 des Lenksäulenkörpers 10 ist zwischen dem Kraftangriffspunkt 16 des Antriebs 14 zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers 10 und dem zweiten axialen Endabschnitt 10b des Lenksäulenkörpers 10 angeordnet.
Die Drehachse 20 des Lenksäulenkörpers 10 ist im Wesentlichen in einem axial mittigen Bereich 10c des Lenksäulenkörpers 10 angeordnet. Dies sorgt in vorteilhafter Weise für eine optimale Aufteilung zwischen Kraftarm und Lastarm des als Hebel wirkenden Lenksäulenkörpers.
Die Lenksäulenhalterung 12 erstreckt sich von den (in Fig. 6) gezeigten Verbindungsabschnitten 12a, 12b der Lenksäulenhalterung 12, an welchen das Verbindungselement 26 mit der Lenksäulenhalterung 12 verbunden ist, in Axialrichtung A des Lenksäulenkörpers 10 zumindest bis zur Drehachse 20 des Lenksäulenkörpers 10, in der vorliegenden Ausführungsform sogar darüber hinaus.
Alternativ kann sich die Lenksäulenhalterung 12 beispielsweise vom Angriffspunkt 16 des Antriebs 14 am Lenksäulenkörper 10 in Axialrichtung A des Lenksäulenkörpers 10 lediglich bis zur Drehachse 20 des Lenksäulenkörpers 10 erstrecken. Der Lenksäulenkörper 10 ist an der Drehachse 20 zur Lenksäulenhalterung 12 drehbar gelagert.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Lenksäulenkörper 10 ist in Fig. 2 in einer ersten maximalen Auslenkungsposition um die Drehachse 20 gezeigt und weist ausgehend von einer Mittenstellung des Lenksäulenkörpers 10 eine vorgegebene Verstellbarkeit in eine erste Verstellrichtung RI auf.
Ein Verbindungselement 26 verbindet hierbei den Antrieb 14 zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers 10 über die Lenksäulenhalterung 12 mit dem Lenksäulenkörper 10.
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht einer Lenksäulenanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Der Lenksäulenkörper 10 ist in Fig. 3 in einer zweiten maximalen Auslenkungsposition um die Drehachse 20 gezeigt und weist ausgehend von einer Mittenstellung des Lenksäulenkörpers 10 eine vorgegebene Verstellbarkeit in eine zweite Verstellrichtung R2 auf.
Ein Verbindungselement 26 verbindet hierbei den Antrieb 14 zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers 10 über die Lenksäulenhalterung 12 mit dem Lenksäulenkörper 10.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Lenksäule für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Der Antrieb 14 zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers 10 weist ein an der Lenksäulenhalterung 12 angeordnetes Schraubgetriebe 22, vorzugsweise einen durch eine elektrische Maschine 24 angetriebenen Kugelgewindetrieb, auf.
Die Drehachse 20 des Lenksäulenkörpers 10 ist in einem Einbauzustand der Lenksäule 1 im Kraftfahrzeug an einer Oberseite lOd des Lenksäulenkörpers 10 angeordnet. Der Kugelgewindetrieb ist hierbei herkömmlicher Art, d.h. die elektrische Maschine 24 treibt einen Spindeltrieb 23 an, welcher wiederum in einem axialen Auslenken einer Spindelmutter 22a des Kugelgewindetriebs resultiert. Alternativ kann an Stelle des als Kugelgewindetrieb bzw. Spindeltrieb ausgebildeten Antriebs 14 der Antrieb 14 beispielsweise in Form eines Getriebes, z.B. eines Untersetzungsgetriebes ausgebildet sein.
Ferner alternativ kann der Antrieb 14 beispielsweise durch eine Direktverbindung mit dem Verbindungselement 26 in Form z.B. eines Linearantriebs oder einem sonstigen Stellglieds ausgebildet sein.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der Lenksäule für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die Spindelmutter 22a des Schraubgetriebes 22, vorzugsweise des Kugelgewindetriebs, ist durch das Verbindungselement 26 mit dem Lenksäulenkörper 10 verbunden. Das Verbindungselement 26 ist im Wesentlichen L-förmig ausgebildet.
Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Detailansicht der in Fig. 5 gezeigten schematischen Darstellung der Lenksäule für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Ein erster Verbindungspunkt 26a des Verbindungselements 26 ist mit der Spindelmutter 22a des Schraubgetriebes 22, vorzugsweise des Kugelgewindetriebs, verbunden.
Ein zweiter Verbindungspunkt 26b des Verbindungselements 26 ist mit zumindest einem Verbindungsabschnitt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Verbindungsabschnitten 12a, 12b, der Lenksäulenhalterung 12, verbunden. Ein dritter Verbindungsabschnitt 26c des Verbindungselements 26 ist mit einem Verbindungsabschnitt 10c des Lenksäulenkörpers 10 verbunden.
Das Verbindungselement 26 ist mit dem ersten Verbindungspunkt 26a an der Spindelmutter 22a des Schraubgetriebes 22, vorzugsweise des Kugelgewindetriebs, drehbar gelagert. Das Verbindungselement 26 ist ferner mit dem zweiten Verbindungspunkt 26b an dem zumindest einen Verbindungsabschnitt 12a, 12b, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Verbindungsabschnitten, der Lenksäulenhalterung 12 drehbar gelagert. Darüber hinaus ist das Verbindungselement 26 mit dem dritten Verbindungspunkt 26c am Verbindungsabschnitt 10c des Lenksäulenkörpers 10 drehbar gelagert.

Claims

Ansprüche
1. Lenksäule (1) für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Lenksäulenkörper (10) und einer Lenksäulenhalterung (12), wobei an der Lenksäulenhalterung (12) ein Antrieb (14) zum Verstellen einer Neigung des Lenksäulenkörpers (10) angeordnet ist, wobei ein Kraftangriffspunkt (16) des Antriebs (14) zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers (10) an einem ersten axialen Endabschnitt (10a) des Lenksäulenkörpers (10) angeordnet ist, wobei an einem zum ersten axialen Endabschnitt (10a) gegenüberliegend angeordneten zweiten axialen Endabschnitt (10b) des Lenksäulenkörpers (10) eine den Lenksäulenkörper (10) mit einer vorgegebenen Gewichtskraft beaufschlagende Last (18), vorzugsweise ein Lenkrad, anordenbar ist, und wobei eine Drehachse (20) des Lenksäulenkörpers (10) zwischen dem Kraftangriffspunkt (16) des Antriebs (14) zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers (10) und dem zweiten axialen Endabschnitt (10b) des Lenksäulenkörpers (10) angeordnet ist.
2. Lenksäule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (20) des Lenksäulenkörpers (10) im Wesentlichen in einem axial mittigen Bereich (10c) des Lenksäulenkörpers (10) angeordnet ist, wobei sich die Lenksäulenhalterung (12) von Verbindungsabschnitten (12a, 12b) der Lenksäulenhalterung (12), an welchen ein Verbindungselement (26) mit der Lenksäulenhalterung (12) verbunden ist, zumindest bis zur Drehachse (20) des Lenksäulenkörpers (10) erstreckt, und wobei der Lenksäulenkörper (10) an der Drehachse (20) zur Lenksäulenhalterung (12) drehbar gelagert ist.
3. Lenksäule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (14) zum Verstellen der Neigung des Lenksäulenkörpers (10) ein an der Lenksäulenhalterung (12) angeordnetes Schraubgetriebe (22), vorzugsweise einen durch eine elektrische Maschine (24) angetriebenen Kugelgewindetrieb, aufweist.
4. Lenksäule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spindelmutter (22a) des Schraubgetriebes (22), vorzugsweise des Kugelgewindetriebs, durch das Verbindungselement (26) mit dem Lenksäulenkörper (10) verbunden ist.
5. Lenksäule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (26) im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist, wobei ein erster Verbindungspunkt (26a) des Verbindungselements (26) mit der Spindelmutter (22a) des Schraubgetriebes (22), vorzugsweise des Kugelgewindetriebs, verbunden ist, wobei ein zweiter Verbindungspunkt (26b) des Verbindungselements (26) mit zumindest einem Verbindungsabschnitt (12a, 12b) der Lenksäulenhalterung (12) verbunden ist, und wobei ein dritter Verbindungsabschnitt (26c) des Verbindungselements (26) mit einem Verbindungsabschnitt (10c) des Lenksäulenkörpers (10) verbunden ist.
6. Lenksäule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (26) mit dem ersten Verbindungspunkt (26a) an der Spindelmutter (22a) des Schraubgetriebes (22), vorzugsweise des Kugelgewindetriebs, drehbar gelagert ist.
7. Lenksäule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wobei das Verbindungselement (26) mit dem zweiten Verbindungspunkt (26b) an dem zumindest einem Verbindungsabschnitt (12a, 12b) der Lenksäulenhalterung (12) drehbar gelagert ist, und wobei das Verbindungselement (26) mit dem dritten Verbindungspunkt (26c) am Verbindungsabschnitt (10c) des Lenksäulenkörpers (10) drehbar gelagert ist.
8. Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (20) des Lenksäulenkörpers (10) in einem Einbauzustand der Lenksäule (1) im Kraftfahrzeug an einer Oberseite (lOd) des Lenksäulenkörpers (10) angeordnet ist.
9. Lenksäulenanordnung (2) für ein Steer-by-Wire Lenksystem eines Kraftfahrzeugs, mit einer Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und mit einem fahrzeugfest angeordneten Antrieb (27) zum axialen Verstellen der Lenksäule (1).
10. Lenksäulenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäulenhalterung (12) und die an der Lenksäulenhalterung (12) befestigte Lenksäule (1) durch den fahrzeugfest angeordneten Antrieb (27) zum axialen Verstellen der Lenksäule (1), insbesondere relativ zu einer fahrzeugfest angeordneten Platte (28), an welcher der Antrieb (27) zum axialen Verstellen der Lenksäule (1) befestigt ist, axial verstellbar sind.
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