WO2023083554A1 - Lenkvorrichtung, kraftfahrzeug mit einer solchen lenkvorrichtung und verfahren zum betreiben einer solchen lenkvorrichtung - Google Patents

Lenkvorrichtung, kraftfahrzeug mit einer solchen lenkvorrichtung und verfahren zum betreiben einer solchen lenkvorrichtung Download PDF

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WO2023083554A1
WO2023083554A1 PCT/EP2022/078518 EP2022078518W WO2023083554A1 WO 2023083554 A1 WO2023083554 A1 WO 2023083554A1 EP 2022078518 W EP2022078518 W EP 2022078518W WO 2023083554 A1 WO2023083554 A1 WO 2023083554A1
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sleeve
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recess
state
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Christian Born
Karsten Braeuer
Axel Hebenstreit
Peter Schmidt
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Mercedes Benz Group AG
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    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R25/01—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
    • 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
    • B60R25/021—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 restraining movement of the steering column or steering wheel hub, e.g. restraining means controlled by ignition switch
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear

Definitions

  • the invention relates to a steering device, a motor vehicle with such a steering device and a method for operating such a steering device.
  • Steering devices designed as steer-by-wire steering devices are known in which, due to the mechanical design, a steering wheel having the steering device can be turned without force in some situations, particularly when a motor vehicle having the steering device is in a parked position.
  • a mechanical steering stop which is implemented in conventional steering devices in particular in a steering gear, cannot be used in this form in steer-by-wire steering devices, since mechanical and electronic components at the end of the steering device near the steering wheel are no longer protected by a mechanical limitation.
  • steering devices that are designed as steer-by-wire steering devices are known, which have an electronic steering stop.
  • the disadvantage of this is that the electronic steering stop can be overcome with a corresponding use of force.
  • steering devices that are designed as steer-by-wire steering devices are known, which have a series connection of a plurality of mechanical steering stops.
  • a disadvantage of these steering devices is that they are complicated and expensive, and the force-free turning in the parking position cannot be prevented.
  • the KR 1020180028235 A refers to a
  • Steering wheel rotation limiting device that limits the rotation angle of the steering wheel to a can limit certain angle and due to external conditions such. B. a situation where the front wheel gets stuck on the curb, the steering of the front wheel is affected by a resistance at any turning angle of the steering wheel. Regarding a steering wheel rotation limiting device, it is able to immediately restrict the rotation of the steering wheel to match the limited rotation angle. Further, the document relates to a rotation limiting device of a steering wheel installed in a steering reaction force device of a steer-by-wire system.
  • a steering shaft on which the steering wheel is installed a case having a hollow portion through which the steering shaft passes, inside the case a stopper placed there to adjust the rotation angle of the steering wheel to a predetermined angle to limit.
  • the steering shaft is located on the outside of the housing.
  • a locking unit for restricting the rotation of the steering wheel is possible at any angle of rotation of the steering wheel.
  • WO 2020256426 A1 discloses a device with which it is possible to provide a steer-by-wire type steering device that: Limits a driver's steering wheel operation within a maximum turning angle, thereby increasing the steering feeling for the driver and preventing that a clock spring installed on a steering wheel is damaged and enables parts to be manufactured and processed more easily. It enables easy assembly; has low interference with surrounding parts.
  • the device can be developed in various structures and is advantageous in terms of packaging.
  • the invention is based on the object of creating a steering device, a motor vehicle with such a steering device and a method for operating such a steering device, the disadvantages mentioned being at least partially eliminated, preferably avoided.
  • the object is achieved in particular by creating a steering device which is designed as a steer-by-wire steering device.
  • the steering device has a steering spindle which is rotatably arranged in the circumferential direction, a casing tube which at least partially encompasses the steering spindle in the circumferential direction, a steering spindle in Circumferentially encompassing sleeve and a locking device.
  • the steering shaft is fixed relative to the mandrel in an axial direction of the steering shaft.
  • the steering spindle has an external thread which meshes with an internal thread of the sleeve, the sleeve being fitted into the jacket tube in a form-fitting manner in such a way that the sleeve can be displaced relative to the jacket tube in the axial direction and is fixed in the circumferential direction.
  • the lateral surface of the sleeve has at least one indentation, the locking device and the at least one indentation being arranged relative to one another in such a way that the locking device can engage in the at least one indentation in at least one axial position of the sleeve.
  • the steering device can thus be designed to save space. Furthermore, expensive gear units for blocking a rotation of the steering spindle in the parking position can also advantageously be dispensed with.
  • the lateral surface of the sleeve preferably has a plurality of indentations, particularly preferably three indentations, with the locking device and the plurality of indentations being arranged relative to one another in such a way that the locking device can engage in one indentation of the plurality of indentations in at least one axial position of the sleeve .
  • two indentations of the plurality of indentations are spaced apart axially from one another.
  • at least two indentations of the plurality of indentations are of identical design.
  • the pitch of the internal thread and/or the external thread is preferably from 2 mm to 10 mm, particularly preferably 5 mm.
  • the sleeve can be displaced between a first end position and a second end position in the axial direction of the steering spindle.
  • the steering device is designed in such a way that in the zero position the wheels that can be actuated by means of the steering device have no steering angle.
  • a distance between the zero position and the first end position along a displacement distance is preferably 6 mm to 7 mm, preferably from 6.2 mm to 6.7 mm.
  • the sleeve can preferably be displaced from the zero position to the first end position by rotating the steering spindle through an angle of rotation of 400° to 500°, preferably 440° to 480°.
  • a distance between the zero position and the second end position along a displacement distance is preferably from 6 mm to 7 mm, preferably from 6.2 mm to 6.7 mm.
  • the sleeve can be displaced from the zero position to the second end position, preferably by rotating the steering spindle through an angle of rotation of 400° to 500°, preferably 440° to 480°.
  • the steering spindle is displaced from the zero position to the first end position in the case of a clockwise rotation and from the zero position to the second end position in the case of a counterclockwise rotation.
  • the steering spindle is preferably displaced from the zero position to the second end position in the case of a clockwise rotation and from the zero position to the first end position in the case of a counterclockwise rotation.
  • the pitch of the internal thread and/or the external thread is particularly preferably designed in such a way that the distance between the zero position and the first end position is from 6 mm to 7 mm, particularly preferably from 6.2 mm to 6.7 mm, and the steering spindle is rotated through an angle of rotation of 400° to 500°, particularly preferably from 440° to 480°, in order to displace the sleeve from the zero position into the first end position.
  • the pitch of the internal thread and/or the external thread is particularly preferably designed in such a way that the distance between the zero position and the second end position is from 6 mm to 7 mm, particularly preferably from 6.2 mm to 6.7 mm. is and the steering spindle is rotated through an angle of rotation of 400° to 500°, particularly preferably from 440° to 480°, in order to shift the sleeve from the zero position to the second end position.
  • the at least one depression is formed in a bottom surface of a recess—as a partial surface of the lateral surface—of the sleeve.
  • the recess has a first stop surface and a second stop surface in the axial direction of the steering shaft.
  • a housing surrounding the locking device engages in the recess in such a way that the housing, in conjunction with the first stop surface and the second stop surface, limits the displacement of the sleeve along the axial direction of the steering spindle.
  • the steering stop in particular a steering angle range of the steering spindle, is mechanically limited by means of the recess.
  • the recess preferably has a length in the axial direction of the steering shaft that is the sum of the displacement distance from the zero position to the first end position, in particular from 6 mm to 7 mm, preferably from 6.2 mm to 6.7 mm, the displacement distance from the zero position to the second end position, in particular from 6 mm to 7 mm, preferably from 6.2 mm to 6.7 mm, and an expansion of the housing surrounding the locking device in the axial direction of the steering spindle.
  • the locking device has a bolt.
  • the bolt of the locking device is designed to engage in the at least one recess.
  • the bolt of the locking device is preferably designed to be able to engage in each indentation of the plurality of indentations.
  • the blocking of the steering spindle, in particular in the parking position can thus be implemented in a simple manner.
  • the bolt of the locking device is prestressed into a locked state and can be displaced into a release state by means of an actuator, in particular an electric motor, against the prestressing, which is generated in particular by a spring.
  • the bolt of the locking device engages in the at least one recess in the locked state and thus blocks rotation of the steering spindle about the axial direction of the steering spindle.
  • the bolt of the locking device does not engage in the at least one recess in the release state.
  • the steering shaft can be rotated around the axial direction of the steering shaft.
  • the sleeve engages in a form-fitting manner in the casing tube by means of at least one radial elevation.
  • the at least one radial elevation has the recess.
  • the mechanical steering stop, the mechanical blocking of the steering spindle and the mechanical fixing of the sleeve in the circumferential direction can be implemented together in a simple manner.
  • the steering device has a steering sensor.
  • the steering sensor is configured to determine a functional state of the bolt selected from the release state, a waiting state and the locked state.
  • the bolt In the release state, the bolt cannot block rotation of the steering shaft.
  • the bolt In the release state, the bolt is preferably arranged outside the recess. However, this is not absolutely necessary. It is important that the bolt is held in the release state against the preload by the actuator.
  • the bolt In the waiting state, the bolt is pretensioned in particular against the bottom surface of the recess - and is not held by the actuator - in order to be able to engage in a recess of the at least one recess as soon as it overlaps with it by rotation of the steering shaft and displacement of the sleeve.
  • the locked state the bolt engages in a recess of the at least one recess.
  • the bolt of the locking device does not engage in the at least one recess in the waiting state.
  • the steering shaft can be rotated around the axial direction of the steering shaft.
  • the bolt is designed in such a way that the bolt is pushed into the at least one depression when the steering shaft rotates.
  • the bolt in the release state, the bolt is displaced against a pretension, with this displacement preferably being able to be implemented by activating an actuator, in particular an electric motor.
  • the actuator is not activated in the wait and lock states. It can thus be determined in a simple manner, in particular based on the actuator, whether the bolt is in the release state or not.
  • the object is also achieved by creating a motor vehicle with a steering device according to the invention or a steering device according to one or more of the embodiments described above.
  • the steering device of the motor vehicle has the steering sensor.
  • the steering sensor is in particular operatively connected to the steering spindle and the locking device.
  • the motor vehicle is designed as a passenger car.
  • the motor vehicle it is also possible for the motor vehicle to be a truck, a commercial vehicle, or another motor vehicle.
  • the object is also achieved by creating a method for operating a steering device according to the invention or a steering device according to one or more of the embodiments described above.
  • the steering sensor is operatively connected to the steering spindle and the locking device.
  • a functional state of the bolt selected from a group consisting of the release state, the waiting state and the locked state, is determined by means of the steering sensor. If the bolt is in the waiting state, the steering shaft is rotated - in particular automatically - until the bolt is urged into the locked state, in particular by the preload.
  • the method is preferably carried out by means of a control device, the control device being operatively connected in particular to the steering sensor, the steering spindle and the locking device and being set up to actuate them in each case.
  • the steering spindle is particularly preferably rotated automatically by a motor which is controlled in particular by the control device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the first exemplary embodiment of a motor vehicle
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of an exemplary embodiment of a steering device
  • 3 shows a schematic representation of the exemplary embodiment of the steering device in four positions
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a sleeve.
  • FIG. 5 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method for operating the steering device.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of a motor vehicle 1 with a steering device 3, which is designed as a steer-by-wire steering device.
  • the steering device 3 has a steering spindle 7 arranged to be rotatable in the circumferential direction 5, a steering column tube 9 at least partially encompassing the steering spindle 7 in the circumferential direction 5, a sleeve 11 encompassing the steering spindle 7 in the circumferential direction 5, and a locking device 13.
  • the steering spindle 7 is fixed relative to the jacket tube 9 in an axial direction 15 of the steering spindle 7 .
  • the steering spindle 7 has an external thread 17 .
  • the pitch of the external thread 17 is particularly preferably from 2 mm to 10 mm, particularly preferably 5 mm.
  • the sleeve 11 has an internal thread 19 meshing with the external thread 17 .
  • the pitch of the internal thread 19 is particularly preferably from 2 mm to 10 mm, particularly preferably 5 mm.
  • the sleeve 11 is fitted in a form-fitting manner into the jacket tube 9 in such a way that the sleeve 11 can be displaced relative to the jacket tube 9 in the axial direction 15 and is fixed in the circumferential direction 5 .
  • a lateral surface 21 of the sleeve 11 - shown in particular in Figure 2 - has at least one indentation 23, the locking device 13 and the at least one indentation 23 being arranged relative to one another in such a way that the locking device 13 in at least one axial position of the sleeve 11 is in the at least a recess 23 can engage.
  • the locking device 13 particularly preferably has a bolt 25 .
  • the bolt 25 is preferably designed to engage in the at least one depression 23 .
  • the lateral surface 21 of the sleeve 11 preferably has a plurality of indentations 23, particularly preferably three indentations 23.
  • the locking device 13 and the plurality of recesses 23 are preferable arranged relative to one another in such a way that the locking device 13 can engage in a depression 23 of the plurality of depressions 23 in at least one axial position of the sleeve 11 .
  • two indentations 23 of the plurality of indentations 23 are spaced axially from each other.
  • the bolt 25 is preferably designed to be able to engage in each depression 23 of the plurality of depressions 23 .
  • the bolt 25 is preferably prestressed in a locking state and can be moved into a release state by means of an actuator, in particular an electric motor, against the prestressing, which is generated in particular by a spring.
  • an actuator in particular an electric motor
  • the bolt 25 in FIG. 1 is in the released state, in which the bolt 25 does not engage in any recess 23.
  • the at least one depression 23 is particularly preferably formed in a bottom surface 27 of a recess 29 in the sleeve 11 .
  • the recess 29 has a first stop surface 31.1 and a second stop surface 31.2.
  • the steering device 3 preferably has a housing 33 that encompasses the locking device 13 and engages in the recess 29 in such a way that the housing 33, in conjunction with the first stop surface 31.1 and the second stop surface 31.2, prevents the displacement of the sleeve 11 along the axial direction 15 of the steering spindle 7 limited.
  • the steering device 3 preferably has a steering sensor 35 .
  • the steering sensor 35 is operatively connected in particular to the steering spindle 7 and the locking device 13 and is set up to determine a functional state of the locking device 13 .
  • the steering device 3 preferably has a steering gear 37 .
  • the steering device 3 preferably has a motor 39 .
  • the steering device 3 preferably has a control device 41 .
  • the steering sensor 35 is preferably designed to determine a functional state of the bolt 25 selected from the release state, a waiting state and the locked state.
  • the bolt 25 cannot block a rotation of the steering shaft 7 in the release state.
  • the bolt 25 is preferably arranged outside the recess 29 in the release state. However, this is not absolutely necessary. It is important that the bolt 25 is held in the release state against the preload by the actuator.
  • the bolt 25 In the waiting state, the bolt 25 is pretensioned in particular against the bottom surface 27 of the recess 29 - and is not held by the actuator in order to be able to engage in a recess 23 of the at least one recess 23 as soon as it is connected to it by rotation of the steering spindle 7 and displacement of the sleeve 11 overlapped.
  • the locked state the bolt 25 engages in a recess 23 of the at least one recess 23 .
  • the sleeve 11 is in a zero position in relation to the axial direction 15 of the steering shaft 7.
  • Figure 2 shows a schematic sectional view of an embodiment of the steering device 3.
  • the steering device 3 is designed in accordance with one or more configurations from FIG.
  • the sleeve 11 preferably has at least one radial elevation 43 which engages in the jacket tube 9 in a form-fitting manner, as a result of which the sleeve 11 is prevented from rotating relative to the jacket tube 9 .
  • the sleeve 11 has a first radial elevation 43.1 and a second radial elevation 43.2.
  • the radial elevation 43, in particular the first radial elevation 43.1 has the recess 29.
  • the bolt 25 engages in a recess 23 of the at least one recess 23 .
  • the bolt 25 is thus in the locked state, and rotation of the steering shaft 7 about the axial direction 15 is prevented.
  • the bolt 25 does not engage in a recess 23 of the at least one recess 23. Therefore, the bolt 25 is either in the release state or in the waiting state.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the embodiment of the steering device 3 in four different positions.
  • the steering device 3 is designed according to one or more configurations from FIG. 1 or FIG.
  • the bolt 25 does not engage in a recess 23 of the at least one recess 23 . Therefore, the bolt 25 is either in the release state or the waiting state. Furthermore, the housing 33 of the locking device 13 strikes the first stop surface 31.1 and thus limits the axial displacement of the sleeve 11. The sleeve 11 is therefore in a first end position in relation to the axial direction 15 of the steering spindle 7.
  • the bolt 25 engages in a recess 23 of the at least one recess 23.
  • the bolt 25 is thus in the locked state and rotation of the steering shaft 7 about the axial direction 15 is prevented.
  • the sleeve 11 is preferably displaced by 6.2 mm counter to the axial direction 15 between the zero position from FIG. 1 and the position from FIG. 3b). Furthermore, the sleeve 11 is preferably displaced by 6.2 mm in the axial direction 15 between the zero position from FIG. 1 and the position from FIG. 3 c).
  • the steering spindle 7 is rotated by 440° in or counter to the circumferential direction 5 in order to shift the sleeve 11 from the zero position to the position shown in FIG.
  • the steering spindle 7 is rotated by 440° in the other direction, in particular against or in the circumferential direction 5, in order to shift the sleeve 11 from the zero position to the position shown in FIG. 3 c) in the axial direction 15.
  • the steering spindle 7 and the sleeve 11 are particularly preferably matched to one another in such a way that the sleeve 11 rotates by 440° in and/or counter to the circumferential direction 5 from the zero position by 6.2 mm in and/or is displaced counter to the axial direction 15.
  • the bolt 25 does not engage in a recess 23 of the at least one recess 23. Therefore, the bolt 25 is either in the release state or the waiting state. Furthermore, the housing 33 of the locking device 13 strikes the second stop surface 31.2 and thus limits the axial displacement of the sleeve 11. The sleeve 11 is therefore in a second end position in relation to the axial direction 15 of the steering spindle 7.
  • the sleeve 11 is preferably displaced by 6.7 mm counter to the axial direction 15 between the zero position from FIG. 1 and the position from FIG. 3a). Further will preferably the sleeve 11 is displaced by 6.7 mm in the axial direction 15 between the zero position from FIG. 1 and the position from FIG. 3d). Alternatively or additionally, the steering spindle 7 is rotated through 480° in or counter to the circumferential direction 5 in order to shift the sleeve 11 from the zero position to the position shown in FIG. 3 a) counter to the axial direction 15 .
  • the steering spindle 7 is rotated by 480° in the other direction, in particular opposite to or in the circumferential direction 5, in order to shift the sleeve 11 from the zero position to the position shown in FIG. 3d) in the axial direction 15.
  • the steering spindle 7 and the sleeve 11 are particularly preferably matched to one another in such a way that the sleeve 11 rotates by 480° in and/or counter to the circumferential direction 5 from the zero position by 6.7 mm in and/or is displaced counter to the axial direction 15.
  • Figure 4 shows a schematic representation of an embodiment of the sleeve 11.
  • the sleeve 11 is designed in accordance with one or more configurations from FIGS.
  • At least two indentations 23 of the plurality of indentations 23 are preferably of identical design.
  • the recess 29 is rectangular.
  • Figure 5 shows a flow chart of an embodiment of a method for operating the steering device 3.
  • the steering device 3 has the steering sensor 35 which is operatively connected to the steering spindle 7 and the locking device 13 .
  • the steering sensor 35 is preferably set up to determine an operating state of the actuator and a displacement distance of the bolt 25 of the locking device 13 in particular relative to the housing 33 .
  • the method is preferably carried out by means of the control device 41, the control device 41 being operatively connected in particular to the steering sensor 35, the steering spindle 7 and the locking device 13 and being set up to actuate them in each case.
  • a first step a the steering sensor 35 is used to determine a functional state of the
  • the functional state of the bolt 25 is particularly preferably determined when a drive device of the motor vehicle 1 having the steering device 3 is deactivated.
  • the bolt 25 is in the release state if the actuator, which displaces the bolt 25 against the preload, is activated.
  • the bolt 25 is in the locked state or the waiting state if the actuator is not activated. Specifically, if the actuator is deactivated and the displacement distance of the bolt 25 is greater than a predetermined threshold displacement, the bolt 25 is in the locked state. Specifically, if the actuator is deactivated and the displacement distance of the bolt 25 is less than or equal to a predetermined threshold displacement, the bolt 25 is in the wait state.
  • the method ends after the first step a).
  • a second step b) the steering spindle 7 is turned—in particular automatically by the motor 39—until the bolt 25 is forced into the locked state, in particular by the pretension.
  • the functional state of the bolt 25 is checked by carrying out the first step a) again.
  • step c) the actuator is deactivated in order to transfer the bolt 25 to the locked state or the waiting state.
  • steps a) to b) are carried out until the bolt 25 is in the locked state.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung (3), die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtung ausgebildet ist, mit - einer in Umfangsrichtung (5) drehbar angeordneten Lenkspindel (7), - einem die Lenkspindel (7) in Umfangsrichtung (5) zumindest teilweise umgreifenden Mantelrohr (9), wobei die Lenkspindel (7) relativ zu dem Mantelrohr (9) in einer Axialrichtung (15) der Lenkspindel (7) festgelegt ist, - einer die Lenkspindel (7) in Umfangsrichtung (5) umgreifende Hülse (11), und - einer Verriegelungsvorrichtung (13), wobei - die Lenkspindel (7) ein Außengewinde (17) aufweist, welches mit einem Innengewinde (19) der Hülse (11) kämmt, wobei - die Hülse (11) derart formschlüssig in das Mantelrohr (9) eingepasst ist, dass die Hülse (11) relativ zu dem Mantelrohr (9) in der Axialrichtung (15) verlagerbar und in Umfangsrichtung (5) festgelegt ist, wobei - die Mantelfläche (21) der Hülse (11) mindestens eine Vertiefung (23) aufweist, wobei - die Verriegelungsvorrichtung (13) und die mindestens eine Vertiefung (23) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Verriegelungsvorrichtung (13) in zumindest einer Axialposition der Hülse (11) in die mindestens eine Vertiefung (23) eingreifen kann.

Description

Mercedes-Benz Group AG
Lenkvorrichtung, Kraftfahrzeug mit einer solchen Lenkvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer solchen Lenkvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lenkvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lenkvorrichtung.
Es sind Lenkvorrichtungen, die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtungen ausgebildet sind, bekannt, bei welchen aufgrund der mechanischen Bauform in manchen Situationen, insbesondere in einer Parkposition eines die Lenkvorrichtung aufweisenden Kraftfahrzeugs, ein kraftfreies Drehen eines die Lenkvorrichtung aufweisenden Lenkrades möglich ist.
Ein mechanischer Lenkanschlag, der bei konventionellen Lenkvorrichtungen insbesondere in einem Lenkgetriebe realisiert wird, kann bei Steer-by-wire- Lenkvorrichtungen in dieser Form nicht verwendet werden, da mechanische und elektronische Bauteile am lenkradnahen Ende der Lenkvorrichtung nicht mehr durch eine mechanische Begrenzung geschützt sind.
Weiterhin sind Lenkvorrichtungen, die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtungen ausgebildet sind, bekannt, die einen elektronischen Lenkanschlag aufweisen. Nachteilig daran ist, dass der elektronische Lenkanschlag mit einem entsprechenden Krafteinsatz überwunden werden kann.
Darüber hinaus sind Lenkvorrichtungen, die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtungen ausgebildet sind, bekannt, die eine Reihenschaltung von einer Mehrzahl an mechanischen Lenkanschlägen aufweisen. Nachteilig an diesen Lenkvorrichtungen ist, dass diese aufwendig und teuer sind, und das kraftfreie Drehen in der Parkposition nicht unterbunden werden kann.
Die KR 1020180028235 A bezieht sich auf eine
Lenkraddrehungsbegrenzungsvorrichtung, die den Drehwinkel des Lenkrads auf einen bestimmten Winkel begrenzen kann und aufgrund äußerer Bedingungen, wie z. B. einer Situation, in der das Vorderrad auf dem Bordstein hängen bleibt, die Lenkung des Vorderrads bei jedem Drehwinkel des Lenkrads durch einen Widerstand beeinflusst wird. In Bezug auf eine Lenkraddrehungsbegrenzungsvorrichtung, ist sie in der Lage, die Drehung des Lenkrads sofort zu beschränken, um dem begrenzten Drehwinkel zu entsprechen. Ferner betrifft die Druckschrift eine Rotationsbegrenzungsvorrichtung eines Lenkrads, die in einer Lenkreaktionskraftvorrichtung eines Steer-By-Wire-Systems installiert ist. Ferner zeigt sie ein Verfahren umfassend: Eine Lenkwelle, auf der das Lenkrad installiert ist, ein Gehäuse mit einem hohlen Abschnitt, durch den die Lenkwelle verläuft, innerhalb des Gehäuses einen Stopper, der dort angeordnet ist, um den Drehwinkel des Lenkrads auf einen vorbestimmten Winkel zu begrenzen. Die Lenkwelle ist auf der Außenseite des Gehäuses angeordnet. Eine Verriegelungseinheit zum Beschränken der Drehung des Lenkrads ist bei einem beliebigen Drehwinkel des Lenkrads möglich.
Die WO 2020256426 A1 offenbart eine Vorrichtung mit der es möglich ist, eine Lenkvorrichtung vom Steer-by-Wire-Typ bereitzustellen, die: Eine Lenkradbetätigung eines Fahrers innerhalb eines maximalen Drehwinkels begrenzt, wodurch das Lenkgefühl für den Fahrer erhöht wird und die verhindert, dass eine an einem Lenkrad installierte Uhrfeder beschädigt wird, und die ermöglicht, dass Teile leichter hergestellt und verarbeitet werden können. Sie ermöglicht eine einfache Montage; hat eine geringe Interferenz mit umgebenden Teilen. Somit kann die Vorrichtung in verschiedenen Strukturen entwickelt werden und ist verpackungstechnisch vorteilhaft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkvorrichtung, ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lenkvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Lenkvorrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Lenkvorrichtung, die als Steer-by-wire- Lenkvorrichtung ausgebildet ist, geschaffen wird. Die Lenkvorrichtung weist eine in Umfangsrichtung drehbar angeordnete Lenkspindel, ein die Lenkspindel in Umfangsrichtung zumindest teilweise umgreifendes Mantelrohr, eine die Lenkspindel in Umfangsrichtung umgreifende Hülse und eine Verriegelungsvorrichtung auf. Die Lenkspindel ist relativ zu dem Mantelrohr in einer Axialrichtung der Lenkspindel festgelegt. Weiterhin weist die Lenkspindel ein Außengewinde auf, welches mit einem Innengewinde der Hülse kämmt, wobei die Hülse derart formschlüssig in das Mantelrohr eingepasst ist, dass die Hülse relativ zu dem Mantelrohr in der Axialrichtung verlagerbar und in Umfangsrichtung festgelegt ist. Die Mantelfläche der Hülse weist mindestens eine Vertiefung auf, wobei die Verriegelungsvorrichtung und die mindestens eine Vertiefung derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Verriegelungsvorrichtung in zumindest einer Axialposition der Hülse in die mindestens eine Vertiefung eingreifen kann.
Vorteilhafterweise ist es damit möglich, mittels des Eingriffs der Verriegelungsvorrichtung in die mindestens eine Vertiefung die Lenkspindel, insbesondere in einer Parkposition, mechanisch zu blockieren und somit ein kraftfreies Drehen der Lenkspindel zu verhindern.
Vorteilhafterweise kann damit die Lenkvorrichtung platzsparender ausgebildet werden. Weiterhin kann zusätzlich vorteilhafterweise auf teure Getriebeeinheiten zur Blockierung einer Drehung der Lenkspindel in der Parkposition verzichtet werden.
Vorzugsweise weist die Mantelfläche der Hülse eine Mehrzahl an Vertiefungen, besonders bevorzugt drei Vertiefungen, auf, wobei die Verriegelungsvorrichtung und die Mehrzahl an Vertiefungen derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Verriegelungsvorrichtung in zumindest einer Axialposition der Hülse in eine Vertiefung der Mehrzahl an Vertiefungen eingreifen kann. Insbesondere sind jeweils zwei Vertiefungen der Mehrzahl an Vertiefungen axial voneinander beabstandet. Zusätzlich sind vorzugsweise mindestens zwei Vertiefungen der Mehrzahl an Vertiefungen identisch ausgebildet.
Vorzugsweise beträgt die Steigung des Innengewindes und/oder des Außengewindes von 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hülse zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition in der Axialrichtung der Lenkspindel verlagerbar ist. Dabei befindet sich zwischen der ersten Endposition und der zweiten Endposition vorzugsweise eine Null-Position. Insbesondere ist die Lenkvorrichtung derart ausgebildet, dass in der Null-Position die mittels der Lenkvorrichtung betätigbaren Räder keinen Lenkeinschlag aufweisen. Weiterhin beträgt vorzugsweise ein Abstand zwischen der Null-Position und der ersten Endposition entlang einer Verlagerungsdistanz von 6 mm bis 7 mm, vorzugsweise von 6,2 mm bis 6,7 mm. Alternativ oder zusätzlich kann die Hülse vorzugsweise mittels einer Drehung der Lenkspindel um einen Drehwinkel von 400 ° bis 500 °, vorzugsweise von 440 ° bis 480 °, von der Null-Position in die erste Endposition verlagert werden. Alternativ oder zusätzlich beträgt vorzugsweise ein Abstand zwischen der Null-Position und der zweiten Endposition entlang einer Verlagerungsdistanz von 6 mm bis 7 mm, vorzugsweise von 6,2 mm bis 6,7 mm. Alternativ oder zusätzlich kann die Hülse vorzugsweise mittels einer Drehung der Lenkspindel um einen Drehwinkel von 400 ° bis 500 °, vorzugsweise von 440 ° bis 480 °, von der Null-Position in die zweite Endposition verlagert werden. Vorzugsweise wird die Lenkspindel bei einer Drehung im Uhrzeigersinn von der Null-Position in die erste Endposition und bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn von der Null-Position in die zweite Endposition verlagert. Alternativ wird vorzugsweise die Lenkspindel bei einer Drehung im Uhrzeigersinn von der Null-Position in die zweite Endposition und bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn von der Null-Position in die erste Endposition verlagert.
Besonders bevorzugt sind die Steigung des Innengewindes und/oder des Außengewindes derart ausgelegt, dass der Abstand zwischen Null-Position und der ersten Endposition von 6 mm bis 7 mm, besonders bevorzugt von 6,2 mm bis 6,7 mm, beträgt und die Lenkspindel um einen Drehwinkel von 400 ° bis 500 °, besonders bevorzugt von 440 ° bis 480 °, gedreht wird, um die Hülse von der Null-Position in die erste Endposition zu verlagern. Alternativ oder zusätzlich sind besonders bevorzugt die Steigung des Innengewindes und/oder des Außengewindes derart ausgelegt, dass der Abstand zwischen der Null-Position und der zweiten Endposition von 6 mm bis 7 mm, besonders bevorzugt von 6,2 mm bis 6,7 mm, beträgt und die Lenkspindel um einen Drehwinkel von 400 ° bis 500 °, besonders bevorzugt von 440 ° bis 480 °, gedreht wird, um die Hülse von der Null-Position in die zweite Endposition zu verlagern.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Vertiefung in einer Bodenfläche einer Ausnehmung - als einer Teilfläche der Mantelfläche - der Hülse ausgebildet ist. Die Ausnehmung weist in der Axialrichtung der Lenkspindel eine erste Anschlagfläche und eine zweite Anschlagfläche auf. Zusätzlich greift ein die Verriegelungsvorrichtung umgreifendes Gehäuse derart in die Ausnehmung ein, dass das Gehäuse in Verbindung mit der ersten Anschlagfläche und der zweiten Anschlagfläche die Verlagerung der Hülse entlang der Axialrichtung der Lenkspindel begrenzt.
Vorteilhafterweise wird mittels der Ausnehmung mechanisch der Lenkanschlag, insbesondere ein Lenkwinkelbereich der Lenkspindel, begrenzt. Vorzugsweise weist die Ausnehmung in der Axialrichtung der Lenkspindel eine Länge auf, die der Summe der Verlagerungsdistanz von der Null-Position in die erste Endposition, insbesondere von 6 mm bis 7 mm, vorzugsweise von 6,2 mm bis 6,7 mm, der Verlagerungsdistanz von der Null-Position in die zweite Endposition, insbesondere von 6 mm bis 7 mm, vorzugsweise von 6,2 mm bis 6,7 mm, und einer Ausdehnung des die Verriegelungsvorrichtung umgreifenden Gehäuses in der Axialrichtung der Lenkspindel entspricht.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungsvorrichtung einen Bolzen aufweist. Der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung ist ausgebildet, um in die mindestens eine Vertiefung einzugreifen. Vorzugsweise ist der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung ausgebildet, um in jede Vertiefung der Mehrzahl an Vertiefungen eingreifen zu können.
Vorteilhafterweise kann damit in einfacher Weise die Blockierung der Lenkspindel insbesondere in der Parkposition realisiert werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung in einen Sperrzustand vorgespannt und mittels eines Aktuators, insbesondere Elektromotors, entgegen der Vorspannung, welche insbesondere durch eine Feder erzeugt wird, in einen Freigabezustand verlagerbar ist.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre greift der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung in dem Sperrzustand in die mindestens eine Vertiefung ein und blockiert somit eine Drehung der Lenkspindel um die Axialrichtung der Lenkspindel.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre greift der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung in dem Freigabezustand nicht in die mindestens eine Vertiefung ein. Somit kann die Lenkspindel um die Axialrichtung der Lenkspindel gedreht werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Hülse mittels mindestens einer radialen Erhebung formschlüssig in das Mantelrohr eingreift.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine radiale Erhebung die Ausnehmung aufweist. Vorteilhafterweise können damit der mechanische Lenkanschlag, die mechanische Blockierung der Lenkspindel und die mechanische Festlegung der Hülse in Umfangsrichtung gemeinsam in einfacher Weise realisiert werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lenkvorrichtung einen Lenksensor aufweist. Der Lenksensor ist ausgebildet, um einen Funktionszustand des Bolzens, ausgewählt aus dem Freigabezustand, einem Wartezustand und dem Sperrzustand zu bestimmen. Der Bolzen kann in dem Freigabezustand eine Rotation der Lenkspindel nicht blockieren. Vorzugsweise ist der Bolzen in dem Freigabezustand außerhalb der Ausnehmung angeordnet. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Wichtig ist, dass der Bolzen in dem Freigabezustand gegen die Vorspannung durch den Aktuator gehalten ist. In dem Wartezustand ist der Bolzen insbesondere gegen die Bodenfläche der Ausnehmung vorgespannt - und nicht durch den Aktuator gehalten -, um in eine Vertiefung der mindestens einen Vertiefung eingreifen zu können, sobald er mit dieser durch Drehung der Lenkspindel und Verlagerung der Hülse in Überdeckung gelangt. In dem Sperrzustand greift der Bolzen in eine Vertiefung der mindestens einen Vertiefung ein.
Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre greift der Bolzen der Verriegelungsvorrichtung in dem Wartezustand nicht in die mindestens eine Vertiefung ein. Somit kann die Lenkspindel um die Axialrichtung der Lenkspindel gedreht werden. Allerdings ist der Bolzen in dem Wartezustand derart ausgelegt, dass der Bolzen bei einer Drehung der Lenkspindel in die mindestens eine Vertiefung gedrängt wird.
Insbesondere ist der Bolzen in dem Freigabezustand entgegen einer Vorspannung verlagert, wobei diese Verlagerung vorzugsweise mittels Aktivierung eines Aktuators, insbesondere eines Elektromotors, realisiert werden kann. Zusätzlich ist der Aktuator in dem Warte- und Sperrzustand nicht aktiviert. Damit kann in einfacher Weise, insbesondere anhand des Aktuators, bestimmt werden, ob sich der Bolzen in dem Freigabezustand befindet oder nicht.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung oder einer Lenkvorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen geschaffen wird. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Lenkvorrichtung erläutert wurden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Lenkvorrichtung des Kraftfahrzeugs den Lenksensor auf. Der Lenksensor ist insbesondere mit der Lenkspindel und der Verriegelungsvorrichtung wirkverbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Kraftfahrzeug als ein Personenkraftwagen ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass das Kraftfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Nutzfahrzeug, oder ein anderes Kraftfahrzeug ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung oder einer Lenkvorrichtung nach einer oder mehreren der zuvor beschriebenen Ausführungsformen geschaffen wird. Dabei ist der Lenksensor mit der Lenkspindel und der Verriegelungsvorrichtung wirkverbunden. Mittels des Lenksensors wird ein Funktionszustand des Bolzens, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus dem Freigabezustand, dem Wartezustand und dem Sperrzustand, bestimmt. Falls sich der Bolzen in dem Wartezustand befindet, wird die Lenkspindel - insbesondere automatisch - gedreht, bis der Bolzen, insbesondere durch die Vorspannung, in den Sperrzustand gedrängt wird. In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Lenkvorrichtung und dem Kraftfahrzeug erläutert wurden.
Vorzugsweise wird das Verfahren mittels einer Steuervorrichtung durchgeführt, wobei die Steuervorrichtung dazu insbesondere mit dem Lenksensor, der Lenkspindel und der Verriegelungsvorrichtung wirkverbunden ist und eingerichtet ist zu deren jeweiliger Ansteuerung. Besonders bevorzugt wird die Lenkspindel automatisch durch einen Motor gedreht, welcher insbesondere von der Steuervorrichtung angesteuert wird.
Darüber hinaus ist es mittels des Verfahrens vorteilhafterweise möglich, die Lenkspindel, insbesondere in einer Parkposition, zu blockieren und damit ein kraftfreies Drehen der Lenkspindel zu verhindern.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung ersten Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Lenkvorrichtung, Fig. 3 eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der Lenkvorrichtung in vier Positionen,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Hülse Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Lenkvorrichtung.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1 mit einer Lenkvorrichtung 3, die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtung ausgebildet ist.
Die Lenkvorrichtung 3 weist eine in Umfangsrichtung 5 drehbar angeordnete Lenkspindel 7, ein die Lenkspindel 7 in Umfangsrichtung 5 zumindest teilweise umgreifendes Mantelrohr 9, eine die Lenkspindel 7 in Umfangsrichtung 5 umgreifende Hülse 11 und eine Verriegelungsvorrichtung 13 auf. Die Lenkspindel 7 ist relativ zu dem Mantelrohr 9 in einer Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7 festgelegt.
Die Lenkspindel 7 weist ein Außengewinde 17 auf. Besonders bevorzugt beträgt die Steigung des Außengewindes 17 von 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm. Die Hülse 11 weist ein mit dem Außengewinde 17 kämmendes Innengewinde 19 auf. Besonders bevorzugt beträgt die Steigung des Innengewindes 19 von 2 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm. Weiterhin ist die Hülse 11 derart formschlüssig in das Mantelrohr 9 eingepasst, dass die Hülse 11 relativ zu dem Mantelrohr 9 in der Axialrichtung 15 verlagerbar und in Umfangsrichtung 5 festgelegt ist.
Eine - insbesondere in Figur 2 dargestellte - Mantelfläche 21 der Hülse 11 weist mindestens eine Vertiefung 23 auf, wobei die Verriegelungsvorrichtung 13 und die mindestens eine Vertiefung 23 derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Verriegelungsvorrichtung 13 in zumindest einer Axialposition der Hülse 11 in die mindestens eine Vertiefung 23 eingreifen kann. Besonders bevorzugt weist die Verriegelungsvorrichtung 13 einen Bolzen 25 auf. Der Bolzen 25 ist vorzugsweise ausgebildet, um in die mindestens eine Vertiefung 23 einzugreifen.
Vorzugsweise weist die Mantelfläche 21 der Hülse 11 eine Mehrzahl an Vertiefungen 23, besonders bevorzugt drei Vertiefungen 23, auf. In der Figur ist zur übersichtlicheren Darstellung nur eine Vertiefung 23 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Verriegelungsvorrichtung 13 und die Mehrzahl an Vertiefungen 23 sind vorzugsweise derart relativ zueinander angeordnet, dass die Verriegelungsvorrichtung 13 in zumindest einer Axialposition der Hülse 11 in eine Vertiefung 23 der Mehrzahl an Vertiefungen 23 eingreifen kann. Vorzugsweise sind jeweils zwei Vertiefungen 23 der Mehrzahl an Vertiefungen 23 axial voneinander beabstandet. Vorzugsweise ist der Bolzen 25 ausgebildet, um in jede Vertiefung 23 der Mehrzahl an Vertiefungen 23 eingreifen zu können.
Vorzugsweise ist der Bolzen 25 in einen Sperrzustand vorgespannt und mittels eines Aktuators, insbesondere eines Elektromotors, entgegen der Vorspannung, welche insbesondere durch eine Feder erzeugt wird, in einen Freigabezustand verlagerbar. Insbesondere befindet sich der Bolzen 25 in Figur 1 in dem Freigabezustand, in welcher der Bolzen 25 in keine Vertiefung 23 eingreift.
Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Vertiefung 23 in einer Bodenfläche 27 einer Ausnehmung 29 der Hülse 11 ausgebildet. Die Ausnehmung 29 weist in der Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7 eine erste Anschlagfläche 31.1 und eine zweite Anschlagfläche 31.2 auf.
Vorzugsweise weist die Lenkvorrichtung 3 ein die Verriegelungsvorrichtung 13 umgreifendes Gehäuse 33 auf, welches derart in die Ausnehmung 29 eingreift, dass das Gehäuse 33 in Verbindung mit der ersten Anschlagfläche 31.1 und der zweiten Anschlagfläche 31.2 die Verlagerung der Hülse 11 entlang der Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7 begrenzt.
Weiterhin weist die Lenkvorrichtung 3 vorzugsweise einen Lenksensor 35 auf. Der Lenksensor 35 ist insbesondere mit der Lenkspindel 7 und der Verriegelungsvorrichtung 13 wirkverbunden und eingerichtet, um einen Funktionszustand der Verriegelungsvorrichtung 13 zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich weist die Lenkvorrichtung 3 vorzugsweise ein Lenkgetriebe 37 auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Lenkvorrichtung 3 vorzugsweise einen Motor 39 auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Lenkvorrichtung 3 vorzugsweise eine Steuervorrichtung 41 auf.
Der Lenksensor 35 ist vorzugsweise ausgebildet, um einen Funktionszustand des Bolzens 25, ausgewählt aus dem Freigabezustand, einem Wartezustand und dem Sperrzustand zu bestimmen. Der Bolzen 25 kann in dem Freigabezustand eine Rotation der Lenkspindel 7 nicht blockieren. Vorzugsweise ist der Bolzen 25 in dem Freigabezustand außerhalb der Ausnehmung 29 angeordnet. Dies ist allerdings nicht zwingend erforderlich. Wichtig ist, dass der Bolzen 25 in dem Freigabezustand gegen die Vorspannung durch den Aktuator gehalten ist. In dem Wartezustand ist der Bolzen 25 insbesondere gegen die Bodenfläche 27 der Ausnehmung 29 vorgespannt - und nicht durch den Aktuator gehalten um in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 eingreifen zu können, sobald er mit dieser durch Drehung der Lenkspindel 7 und Verlagerung der Hülse 11 in Überdeckung gelangt. In dem Sperrzustand greift der Bolzen 25 in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein.
Insbesondere befindet sich die Hülse 11 in einer Null-Position in Bezug auf die Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7.
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Lenkvorrichtung 3.
Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die jeweils vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Insbesondere ist die Lenkvorrichtung 3 entsprechend einer oder mehreren Ausgestaltungen aus Figur 1 ausgebildet.
Vorzugsweise weist die Hülse 11 mindestens eine radiale Erhebung 43 auf, die formschlüssig in das Mantelrohr 9 eingreift, wodurch eine Drehung der Hülse 11 relativ zu dem Mantelrohr 9 verhindert ist. Insbesondere weist die Hülse 11 eine erste radiale Erhebung 43.1 und eine zweite radiale Erhebung 43.2 auf. Alternativ oder zusätzlich weist die radiale Erhebung 43, insbesondere die erste radiale Erhebung 43.1, die Ausnehmung 29 auf.
In Figur 2 a) greift der Bolzen 25 in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein. Damit befindet sich der Bolzen 25 in dem Sperrzustand, und eine Drehung der Lenkspindel 7 um die Axialrichtung 15 wird verhindert.
In Figur 2 b) greift der Bolzen 25 nicht in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein. Daher befindet sich der Bolzen 25 entweder in dem Freigabezustand oder in dem Wartezustand.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung des Ausführungsbeispiels der Lenkvorrichtung 3 in vier verschiedenen Positionen. Insbesondere ist die Lenkvorrichtung 3 entsprechend einer oder mehreren Ausgestaltungen aus Figur 1 oder Figur 2 ausgebildet.
In Figur 3 a) greift der Bolzen 25 nicht in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein. Daher befindet sich der Bolzen 25 entweder in dem Freigabezustand oder dem Wartezustand. Weiterhin schlägt das Gehäuse 33 der Verriegelungsvorrichtung 13 an die erste Anschlagfläche 31.1 an und begrenzt somit die axiale Verlagerung der Hülse 11. Somit befindet sich die Hülse 11 in einer ersten Endposition in Bezug auf die Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7.
In den Figuren 3 b) und 3 c) greift der Bolzen 25 in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein. Damit befindet sich der Bolzen 25 in dem Sperrzustand und eine Drehung der Lenkspindel 7 um die Axialrichtung 15 wird verhindert. Vorzugsweise wird die Hülse 11 zwischen der Null-Position aus Figur 1 und der Position aus Figur 3 b) um 6,2 mm entgegen der Axialrichtung 15 verlagert. Weiterhin wird vorzugsweise die Hülse 11 zwischen der Null-Position aus Figur 1 und der Position aus Figur 3 c) um 6,2 mm in der Axialrichtung 15 verlagert. Alternativ oder zusätzlich wird die Lenkspindel 7 um 440 ° in oder entgegen der Umfangsrichtung 5 gedreht, um die Hülse 11 von der Null-Position in die Position aus Figur 3 b) entgegen der Axialrichtung 15 zu verlagern. Alternativ oder zusätzlich wird die Lenkspindel 7 um 440 ° in die andere Richtung, insbesondere entgegen oder in der Umfangsrichtung 5 gedreht, um die Hülse 11 von der Null-Position in die Position aus Figur 3 c) in der Axialrichtung 15 zu verlagern. Besonders bevorzugt sind die Lenkspindel 7 und die Hülse 11 derart aufeinander abgestimmt, dass die Hülse 11 bei einer Drehung der Lenkspindel 7 um 440 ° in und/oder entgegen der Umfangsrichtung 5 von der Null-Position aus um 6,2 mm in und/oder entgegen der Axialrichtung 15 verlagert wird.
In Figur 3 d) greift der Bolzen 25 nicht in eine Vertiefung 23 der mindestens einen Vertiefung 23 ein. Daher befindet sich der Bolzen 25 entweder in dem Freigabezustand oder dem Wartezustand. Weiterhin schlägt das Gehäuse 33 der Verriegelungsvorrichtung 13 an die zweite Anschlagfläche 31.2 an und begrenzt somit die axiale Verlagerung der Hülse 11. Somit befindet sich die Hülse 11 in einer zweiten Endposition in Bezug auf die Axialrichtung 15 der Lenkspindel 7.
Vorzugsweise wird die Hülse 11 zwischen der Null-Position aus Figur 1 und der Position aus Figur 3 a) um 6,7 mm entgegen der Axialrichtung 15 verlagert. Weiterhin wird vorzugsweise die Hülse 11 zwischen der Null-Position aus Figur 1 und der Position aus Figur 3 d) um 6,7 mm in der Axialrichtung 15 verlagert. Alternativ oder zusätzlich wird die Lenkspindel 7 um 480 ° in oder entgegen der Umfangsrichtung 5 gedreht, um die Hülse 11 von der Null-Position in die Position aus Figur 3 a) entgegen der Axialrichtung 15 zu verlagern. Alternativ oder zusätzlich wird die Lenkspindel 7 um 480 ° in die andere Richtung, insbesondere entgegen oder in der Umfangsrichtung 5 gedreht, um die Hülse 11 von der Null-Position in die Position aus Figur 3 d) in der Axialrichtung 15 zu verlagern. Besonders bevorzugt sind die Lenkspindel 7 und die Hülse 11 derart aufeinander abgestimmt, dass die Hülse 11 bei einer Drehung der Lenkspindel 7 um 480 ° in und/oder entgegen der Umfangsrichtung 5 von der Null-Position aus um 6,7 mm in und/oder entgegen der Axialrichtung 15 verlagert wird.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Hülse 11.
Insbesondere ist die Hülse 11 entsprechend einer oder mehreren Ausgestaltungen aus den Figuren 1 bis 3 ausgebildet.
Vorzugsweise sind mindestens zwei Vertiefungen 23 der Mehrzahl an Vertiefungen 23 identisch ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Ausnehmung 29 rechteckig ausgebildet.
Figur 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben der Lenkvorrichtung 3.
Insbesondere weist die Lenkvorrichtung 3 den Lenksensor 35 auf, welcher mit der Lenkspindel 7 und der Verriegelungsvorrichtung 13 wirkverbunden ist. Vorzugsweise ist der Lenksensor 35 eingerichtet, um einen Betriebszustand des Aktuators und eine Verlagerungsdistanz des Bolzens 25 der Verriegelungsvorrichtung 13 insbesondere relativ zu dem Gehäuse 33 zu bestimmen.
Vorzugsweise wird das Verfahren mittels der Steuervorrichtung 41 durchgeführt, wobei die Steuervorrichtung 41 dazu insbesondere mit dem Lenksensor 35, der Lenkspindel 7 und der Verriegelungsvorrichtung 13 wirkverbunden ist und eingerichtet ist zu deren jeweiliger Ansteuerung.
In einem ersten Schritt a) wird mittels des Lenksensors 35 ein Funktionszustand des
Bolzens 25, ausgewählt aus dem Freigabezustand, dem Wartezustand und dem Sperrzustand bestimmt. Besonders bevorzugt wird der Funktionszustand des Bolzen 25 bestimmt, wenn eine Antriebsvorrichtung des die Lenkvorrichtung 3 aufweisenden Kraftfahrzeugs 1 deaktiviert ist.
Insbesondere befindet sich der Bolzen 25 in dem Freigabezustand, falls der Aktuator, welcher den Bolzen 25 entgegen der Vorspannung verlagert, aktiviert ist. Der Bolzen 25 befindet sich insbesondere in dem Sperrzustand oder dem Wartezustand, falls der Aktuator nicht aktiviert ist. Falls der Aktuator deaktiviert ist und die Verlagerungsdistanz des Bolzens 25 größer ist als eine vorbestimmte Schwellen-Verlagerung, befindet sich der Bolzen 25 insbesondere in dem Sperrzustand. Falls der Aktuator deaktiviert ist und die Verlagerungsdistanz des Bolzens 25 kleiner als oder gleich einer vorbestimmten Schwellen-Verlagerung ist, befindet sich der Bolzen 25 insbesondere in dem Wartezustand.
Falls sich der Bolzen 25 in dem Sperrzustand befindet, endet das Verfahren nach dem ersten Schritt a).
Falls sich der Bolzen 25 in dem Wartezustand befindet, wird in einem zweiten Schritt b) die Lenkspindel 7 - insbesondere automatisch durch den Motor 39 - gedreht bis der Bolzen 25, insbesondere durch die Vorspannung, in den Sperrzustand gedrängt wird. Insbesondere wird nach einer Drehung der Lenkspindel 7 um einen vorbestimmten Drehwinkel anhand einer erneuten Durchführung von dem ersten Schritt a) geprüft in welchem Funktionszustand sich der Bolzen 25 befindet.
Falls sich der Bolzen 25 in dem Freigabezustand befindet und insbesondere wenn die Antriebsvorrichtung deaktiviert ist, wird in einem optionalen dritten Schritt c) der Aktuator deaktiviert, um den Bolzen 25 in den Sperrzustand oder den Wartezustand zu überführen. Nach dem dritten Schritt c) wird insbesondere erneut der erste Schritt a) durchgeführt.
Insbesondere werden bei einer deaktivierten Antriebsvorrichtung die Schritte a) bis b) so lange durchgeführt, bis sich der Bolzen 25 in dem Sperrzustand befindet.

Claims

Patentansprüche Lenkvorrichtung (3), die als Steer-by-wire-Lenkvorrichtung ausgebildet ist, mit einer in Umfangsrichtung (5) drehbar angeordneten Lenkspindel (7), einem die Lenkspindel (7) in Umfangsrichtung (5) zumindest teilweise umgreifenden Mantelrohr (9), wobei die Lenkspindel (7) relativ zu dem Mantelrohr (9) in einer Axialrichtung (15) der Lenkspindel (7) festgelegt ist, einer die Lenkspindel (7) in Umfangsrichtung (5) umgreifende Hülse (11), und einer Verriegelungsvorrichtung (13), wobei die Lenkspindel (7) ein Außengewinde (17) aufweist, welches mit einem Innengewinde (19) der Hülse (11) kämmt, wobei die Hülse (11) derart formschlüssig in das Mantelrohr (9) eingepasst ist, dass die Hülse (11) relativ zu dem Mantelrohr (9) in der Axialrichtung (15) verlagerbar und in Umfangsrichtung (5) festgelegt ist, wobei die Mantelfläche (21) der Hülse (11) mindestens eine Vertiefung (23) aufweist, wobei die Verriegelungsvorrichtung (13) und die mindestens eine Vertiefung (23) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass die Verriegelungsvorrichtung (13) in zumindest einer Axialposition der Hülse (11) in die mindestens eine Vertiefung (23) eingreifen kann. Lenkvorrichtung (3) nach Anspruch 1, wobei die Hülse (11) zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition in der Axialrichtung (15) der Lenkspindel (7) verlagerbar ist. Lenkvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Vertiefung (23) in einer Bodenfläche (27) einer Ausnehmung (29) der Hülse (11) ausgebildet ist, wobei die Ausnehmung (29) in der Axialrichtung (15) der Lenkspindel (7) eine erste Anschlagfläche (31.1) und eine zweite Anschlagfläche (31.2) aufweist, wobei ein die Verriegelungsvorrichtung (13) umgreifendes Gehäuse (33) derart in die Ausnehmung (29) eingreift, dass das Gehäuse (33) in Verbindung mit der ersten Anschlagfläche (31.1) und der zweiten Anschlagfläche (31.2) die Verlagerung der Hülse (11) entlang der Axialrichtung (15) der Lenkspindel (7) begrenzt. Lenkvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bolzen (25) der Verriegelungsvorrichtung (13) ausgebildet ist, um in die mindestens eine Vertiefung (23) einzugreifen. Lenkvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bolzen (25) der Verriegelungsvorrichtung (13) in einen Sperrzustand vorgespannt und mittels eines Aktuators, entgegen der Vorspannung in einen Freigabezustand verlagerbar ist. Lenkvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hülse (11) mittels mindestens einer radialen Erhebung (43) formschlüssig in das Mantelrohr (9) eingreift. Lenkvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine radiale Erhebung (43) die Ausnehmung (29) aufweist. Lenkvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Lenksensor (35), wobei der Lenksensor (35) ausgebildet ist, um einen Funktionszustand des Bolzens (25), ausgewählt aus einem Freigabezustand, einem Wartezustand und einem Sperrzustand zu bestimmen, wobei der Bolzen (25) in dem Freigabezustand eine Rotation der Lenkspindel (7) nicht blockieren kann, wobei der Bolzen (25) in dem Wartezustand vorgespannt ist, um in eine Vertiefung (23) der mindestens einen Vertiefung (23) einzugreifen, wobei der Bolzen (25) in dem Sperrzustand in eine Vertiefung (23) der mindestens einen Vertiefung (23) eingreift. 16 Kraftfahrzeug (1) mit einer Lenkvorrichtung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Verfahren zum Betreiben einer Lenkvorrichtung (3) nach Anspruch 8, wobei der Lenksensor (35) mit der Lenkspindel (7) und der Verriegelungsvorrichtung (13) wirkverbunden ist, wobei mittels des Lenksensors (35) ein Funktionszustand des Bolzens (25), ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus dem Freigabezustand, dem Wartezustand und dem Sperrzustand, bestimmt wird, wobei falls sich der Bolzen (25) in dem Wartezustand befindet, die Lenkspindel (7) gedreht wird, bis der Bolzen (25) in den Sperrzustand gedrängt wird.
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