WO2023208263A1 - Längenverstellbare bedieneinheit - Google Patents

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WO2023208263A1
WO2023208263A1 PCT/DE2023/100154 DE2023100154W WO2023208263A1 WO 2023208263 A1 WO2023208263 A1 WO 2023208263A1 DE 2023100154 W DE2023100154 W DE 2023100154W WO 2023208263 A1 WO2023208263 A1 WO 2023208263A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
guide tube
spindle
tube
operating unit
wrapping
Prior art date
Application number
PCT/DE2023/100154
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joseph GISSLER
Benjamin Severin
Sebastian Müller
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of WO2023208263A1 publication Critical patent/WO2023208263A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/181—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable with power actuated adjustment, e.g. with position memory

Definitions

  • the present invention relates to a length-adjustable operating unit for influencing a driving direction of a motor vehicle by a user, in particular for use in a steer-by-wire system, comprising an electric motor with a rotor shaft, which is connected to a spindle in a torque-transmitting manner, and a spindle nut is operatively connected to the spindle in such a way that a rotation of the spindle causes a translational offset of the spindle nut relative to the spindle, the motor being fixed in position relative to a first jacket tube, and the spindle nut is connected to an outer guide tube, which is at least partially translational axially within the jacket tube is displaceable relative to this, and within the outer guide tube an inner guide tube is arranged axially displaceable at least in sections.
  • Electric steering devices are used - among other things in motor vehicles - to receive a driver's direction request and to convert it into corresponding movements of one or more wheels.
  • these steer-by-wire steering devices have the advantage that the control unit can be positioned relatively freely within the vehicle independently of mechanical connection components, which, in addition to cost savings when distinguishing between, for example, right-hand and left-hand drive vehicles, also improves accident behavior due to the absence a steering column.
  • the control unit can be brought into a stowage position, which is also used for fully automatic steering, for example.
  • a steer-by-wire steering system in the context of the present invention is to be understood as meaning a steering system which essentially consists of a so-called hand wheel actuator (HWA), for example the actuator system around the commanding vehicle steering wheel, and a road wheel actuator ( RWA), i.e. the one on the actuators connected to the steering mechanism connected to the vehicle wheels.
  • HWA hand wheel actuator
  • RWA road wheel actuator
  • the steering signal is transmitted from the HWA to the RWA via wire.
  • DE 102015224602 A1 discloses an adjustable steering column for a steer-by-wire steering device of a motor vehicle, comprising an actuating unit which includes a steering spindle rotatably mounted in a casing unit about a longitudinal axis, the casing unit having a first casing tube in which at least one second casing tube is arranged in a rotationally fixed manner with respect to the longitudinal axis and is mounted in a telescopic, axially displaceable manner, with an actuator being connected to the first and second casing tubes, of which the second casing tube can be axially retracted and extended relative to the first casing tube, and which comprises a spindle drive with a parallel to the longitudinal axis, which can be driven in rotation by an electric servomotor and which is supported on a casing tube and which is screwed into a spindle nut which is attached to the other casing tube in a rotationally fixed manner, the threaded spindle extending within the first casing tube, and the spin
  • DE 102018212696 B3 also discloses an adjustment drive for a motor-adjustable steering column for a motor vehicle, comprising a motor drive unit and an external threaded spindle which has an external thread and a coaxial internal thread into which an internally threaded spindle engages, wherein the external threaded spindle and the internal threaded spindle can be driven by the drive unit to rotate relative to one another about an axis.
  • DE 102018 212696 B3 proposes that the external threaded spindle engages with its external thread in a drive nut, wherein the drive nut or the internally threaded spindle of the drive unit can be driven in rotation and is supported in the direction of the axis relative to the drive unit.
  • autonomous driving we would like to give the driver of the vehicle the opportunity to use the steering wheel autonomously When driving, it can be almost completely retracted towards the dashboard in order to achieve an improved comfort level without a steering wheel that may be perceived as disturbing, which also allows completely new design concepts for the passenger cell.
  • the object of the present invention is to provide an improved length-adjustable operating unit compared to the prior art for influencing the direction of travel of a motor vehicle by a user, in particular for use in a steer-by-wire system.
  • the object of the invention is, in particular, to design a length-adjustable operating unit with a short spindle in such a way that the largest possible travel distances of the length-adjustable operating unit can be achieved.
  • a length-adjustable operating unit for influencing a driving direction of a motor vehicle by a user, in particular for use in a steer-by-wire system, comprising an electric motor with a rotor shaft, which is connected to a spindle in a torque-transmitting manner, and a spindle nut is operatively connected to the spindle, that a rotation of the spindle causes a translational offset of the spindle nut relative to the spindle, the motor being fixed in position relative to a first casing tube, and the spindle nut with an outer one Guide tube is connected, which is arranged at least in sections axially displaceable axially within the casing tube, and within the outer guide tube an inner guide tube is arranged at least in sections axially displaceable, with a first rotatable roller on the outer guide tube and one spaced therefrom in the actuation direction of the telescopic extension second rotatable roller are arranged, which are surrounded by a wrapping
  • this also allows the provision of a particularly compact operating unit, since the arrangement of the actuator system of the telescopic extension with the wrapping means and the rotatable rollers can be carried out in the operating unit in a virtually space-neutral manner.
  • the length-adjustable operating unit according to the invention also allows a high extension speed of the operating unit caused by the gear translation of the actuator system with the wrapping means and the rollers. This can be up to twice as high as compared to the conventional spindle drives of a telescopic extension known from the prior art.
  • the wrapping means is preferably pretensioned so that it essentially connects the rollers or the tubes to one another without play.
  • the NVH behavior of the length-adjustable control unit can also be positively influenced by pretensioning.
  • travel lengths of greater than 200 mm can be implemented, which means that the operating unit is particularly suitable for use within a passenger compartment of an autonomous motor vehicle.
  • the motor can be designed as an axial flux motor or radial flux motor.
  • a motor configured as a radial flux motor as an internal rotor or external rotor.
  • the motor is coupled via a rotor shaft to an actuator mechanism that includes a spindle drive.
  • the spindle drive converts a rotational movement of the spindle into a linear movement of the spindle nut using a spindle and a spindle nut, which are geared together.
  • a spindle drive can be formed from the spindle and the spindle nut, with the thread of the threaded spindle meshing directly in a corresponding internal thread of the threaded spindle nut.
  • the spindle drive can also be designed as a roller threaded spindle drive, in which between the spindle and Rollers or balls are arranged on the spindle nut, so that a rolling or. Rolling movement is realized, which leads to significantly better efficiency of the spindle drive mechanics.
  • the jacket tube, the outer guide tube and the inner guide tube are arranged coaxially to a common axis, which contributes to a particularly compact design.
  • the spindle has an axis of rotation which is aligned axially parallel to the common axis, which also makes it possible to realize compact embodiments of the operating unit.
  • the wrapping means is formed in one piece with a circumferentially closed contour, the first rotatable roller and the second rotatable roller being arranged within the circumferentially closed contour of the wrapping means.
  • the wrapping means is formed in one piece with a circumferentially open contour with a first end and a second end, the first end and the second end each being fixed to the casing tube.
  • the invention can also be further developed in such a way that the wrapping means is designed in two parts with a first wrapping part and a second wrapping part, the first wrapping part having a first end and a second end and the second wrapping part having a first end and a second end, wherein the first wrapping part wraps around the first rotatable roller with its first end connected to the inner guide tube and with its second end to the casing tube, while the second wrapping part wraps around the second rotatable roller with its first end on the inner guide tube and with its second end is connected to the casing pipe.
  • the advantage of this configuration is that, in particular, the pretension of the wrapping parts can be adjusted separately from one another.
  • the axial extent of the spindle is shorter than the axial extent of the casing tube and/or the outer guide tube and/or the inner guide tube, resulting in a particularly compact design of the operating unit in the axial direction contributes. Furthermore, in the event of an accident, the short spindle can also improve personal protection within the passenger cell. It can also be advantageous to further develop the invention in such a way that the wrapping means comprises at least one rope.
  • the wrapping means can have elasticity in its longitudinal extent.
  • the wrapping means can be made of a metallic material. In principle, it would also be possible to make the wrapping means from plastic or rubber.
  • the wrapping means can have a toothing that engages with a corresponding toothing of the rollers, so that essentially slip-free operation of the telescopic extension is possible.
  • the wrapping means can have a round or rectangular cross-section. A rectangular shape may be preferred when transmitting comparatively large tensile forces.
  • the first rotatable roller and / or the second rotatable roller are made of a plastic, which is to be preferred from lightweight construction aspects.
  • a roller can be rotatably mounted via a plain bearing or a rolling bearing.
  • a roller can have a substantially smooth running surface for the wrapping means.
  • a roller has teeth that engage in a corresponding toothing of the wrapping means.
  • the invention can also be advantageously designed in such a way that the casing tube, the outer guide tube and the inner guide tube have a polygonal, in particular octagonal, cross-sectional contour, whereby particularly good telescoping can be achieved. The invention will be explained in more detail below using figures without restricting the general idea of the invention.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a length-adjustable operating unit in the fully retracted operating state in a schematic axial sectional representation
  • Figure 2 shows a first embodiment of a length-adjustable operating unit in the fully extended operating state in a schematic axial sectional representation
  • Figure 3 shows a second embodiment of a length-adjustable operating unit in the fully retracted operating state in a schematic axial sectional representation
  • Figure 4 shows a third embodiment of a length-adjustable operating unit in the fully retracted operating state in a schematic axial sectional representation
  • Figure 5 shows a length-adjustable control unit in a schematic cross-sectional view
  • Figure 6 shows a steer-by-wire steering system with a length-adjustable control unit in a schematic block diagram.
  • Figures 1-4 each show a length-adjustable control unit 1 for influencing the direction of travel of a motor vehicle 2 by a user, in particular for use in a steer-by-wire system 3, as is also sketched as an example in Figure 6. It can be seen there that the steer-by-wire system 3 has the length-adjustable control unit 1 and a steering actuator 32, which converts the steering commands into a corresponding wheel position of the motor vehicle 2. The steering commands are transmitted from the operating unit 1 to the steering actuator 32 in a wired or wireless manner, which is indicated by the dotted line.
  • the length-adjustable operating unit 1 comprises an electric motor 4 with a rotor shaft 5, which is connected to a spindle 6 in a torque-transmitting manner and a spindle nut 7 is operatively connected to the spindle 6 in such a way that a rotation of the spindle 6 causes a translational offset of the spindle nut 7 relative to the spindle 6 .
  • the motor 4 is fixed in position relative to a first casing tube 8. In the embodiments shown, the motor 4 is connected to the jacket tube 8 for this purpose, which can be clearly seen from Figures 1-4.
  • the spindle nut 7 is connected to an outer guide tube 9, which is arranged at least in sections axially inside the casing tube 8 so that it can be translated in relation to the latter.
  • an inner guide tube 10 is arranged to be axially displaceable at least in sections.
  • the steering wheel 28 is attached to the axial end of the inner guide tube 10 facing away from the engine.
  • the casing tube 8, the outer guide tube 9 and the inner guide tube 10 are arranged coaxially to a common axis 14, which can also be clearly seen from the synopsis of Figures 1-4 with Figure 5.
  • the jacket tube 8, the outer guide tube 9 and the inner guide tube 10 have an octagonal cross-sectional contour. It can also be clearly seen from the cross-sectional view in FIG. 5 that the wrapping means 13 is connected to the tubes 8, 10 via the connections 29. These connections 29 can be designed as a clamp connection or welded connection. It can also be seen that the casing tube 8, the outer guide tube 9 and the inner guide tube 10 are guided via guide means 30 arranged between them. Furthermore, the telescopic extension 11 has a spring 31.
  • the axis of rotation 15 of the spindle 6 is aligned axially parallel to this common axis 14.
  • the axial extent of the spindle 6 is shorter than the axial extent of the jacket tube 8, the outer guide tube 9 and the inner guide tube 10.
  • the first roller 12 and the second roller 22 lie on an axis which is axially parallel to the axis 14 on the outer guide tube 9 extends.
  • the first roller 12 and the second roller 22 are positioned at the respective axial ends of the outer guide tube 9 so that they have the largest possible axial distance from one another on the outer guide tube 9.
  • the rollers 12, 22 are arranged directly on the guide tube 9 made of sheet metal.
  • the short spindle 6 actuates the first guide tube 9 when the telescopic extension 11 is actuated. Due to the mechanically fixed connection of the wrapping means 13 to the casing tube 8 and to the inner guide tube 10, for example by means of a welding point or a clamping, the mechanics shown result in a translation with a factor transfer two to the inner guide tube 10. Different embodiments of the wrapping means 13 are shown in FIGS. 1-2, 3 and 4 and are explained in more detail below.
  • a first embodiment is shown in Figures 1-2, in which the wrapping means 13 is designed in two parts with a first wrapping part 21 and a second wrapping part 23.
  • the first wrapping part 21 has a first end 24 and a second end 25.
  • the second wrapping part 23 also has a first end 26 and a second end 27.
  • the first wrapping part 21 is connected to the first rotatable roller 12 with its first end 24 wrapping around the inner guide tube 10 and with its second end 25 to the casing tube 8, while the second wrapping part 23 wraps around the second rotatable roll 22 with its first end 26 the inner guide tube 10 and with its second end 27 connected to the casing tube 8 is.
  • Figure 1 shows this first embodiment in a fully retracted operating state and Figure 2 in a fully extended operating state.
  • Figure 3 shows a second embodiment in which the wrapping means 13 is formed in one piece with a circumferentially closed contour 16, the first rotatable roller 12 and the second rotatable roller 22 being arranged within the circumferentially closed contour 16 of the wrapping means 13.
  • Figure 4 shows a third embodiment in which the wrapping means 13 is formed in one piece with a circumferentially open contour 17 with a first end 19 and a second end 20, the first end 19 and the second end 20 each being on the casing tube 8 are fixed.
  • One of the two fastenings of the ends 19, 20 on the casing tube 8 has in particular the possibility of adjusting the pretension of the wrapping means 13.
  • Control unit 2 Motor vehicle 3 Steer-by-wire system 4 Motor 5 Rotor shaft 6 Spindle 7 Spindle nut 8 Casing tube 9 Guide tube 10 Guide tube 11 Telescopic extension 12 Roller 13 Wrapping means 14 Axis 15 Rotary axis 16 Contour 17 Contour 19 End 20 End 21 Wrapping part 22 Roller 23 Wrapping part 24 end 25 end 26 end 27 end 28 steering wheel 29 connection 30 guide means 31 suspension 32 steering actuator

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine längenverstellbare Bedieneinheit (1) zur Beeinflussung einer Fahrrichtung eines Kraftfahrzeugs (2) durch einen Benutzer, insbesondere zur Verwendung in einem Steer-By-Wire-System (3), umfassend einen elektrischen Motor (4) mit einer Rotorwelle (5), welche drehmomentübertragend mit einer Spindel (6) verbunden ist und eine Spindelmutter (7) so mit der Spindel (6) wirkverbunden ist, dass eine Rotation der Spindel (6) einen translatorischen Versatz der Spindelmutter (7) gegenüber der Spindel (6) bewirkt, wobei der Motor (4) gegenüber einem ersten Mantelrohr (8) lagefixiert ist, und die Spindelmutter (7) mit einem äußeren Führungsrohr (9) verbunden ist, welches zumindest abschnittsweise axial innerhalb des Mantelrohrs (8) translatorisch zu diesem versetzbar angeordnet ist, und innerhalb des äußeren Führungsrohrs (9) ein inneres Führungsrohrs (10) zumindest abschnittsweise axial versetzbar angeordnet ist, wobei an dem äußeren Führungsrohr (9) eine erste drehbare Rolle (12) und eine davon in Aktuierungsrichtung des Teleskopauszugs (11) beabstandete zweite drehbare Rolle (22) angeordnet sind, welche von einem Umschlingungsmittel (13) umgriffen werden, dass einerseits an dem äußeren Führungsrohr (9) und anderseits an dem inneren Führungsrohr (10) gekoppelt ist, so dass das Mantelrohr (8), das äußere Führungsrohr (9) und das innere Führungsrohr (10) einen von dem Motor (4) aktuierbaren Teleskopauszug (11) bilden.

Description

Längenverstellbare Bedieneinheit Die vorliegende Erfindung betrifft eine längenverstellbare Bedieneinheit zur Beeinflussung einer Fahrrichtung eines Kraftfahrzeugs durch einen Benutzer, insbesondere zur Verwendung in einem Steer-By-Wire-System, umfassend einen elektrischen Motor mit einer Rotorwelle, welche drehmomentübertragend mit einer Spindel verbunden ist und eine Spindelmutter so mit der Spindel wirkverbunden ist, dass eine Rotation der Spindel einen translatorischen Versatz der Spindelmutter gegenüber der Spindel bewirkt, wobei der Motor gegenüber einem ersten Mantelrohr lagefixiert ist, und die Spindelmutter mit einem äußeren Führungsrohr verbunden ist, welches zumindest abschnittsweise axial innerhalb des Mantelrohrs translatorisch zu diesem versetzbar angeordnet ist, und innerhalb des äußeren Führungsrohrs ein inneres Führungsrohrs zumindest abschnittsweise axial versetzbar angeordnet ist. Elektrische Lenkvorrichtungen dienen - unter anderem in Kraftfahrzeugen - dazu, einen Richtungswunsch eines Fahrers entgegenzunehmen und in entsprechende Bewegungen eines oder mehrerer Räder umzusetzen. Gegenüber rein mechanischen Lenkvorrichtungen unterscheidet man bei elektrischen Lenkvorrichtungen zwischen elektrisch unterstützten Lenkvorrichtungen sowie vollständig elektrischen Lenkvorrichtungen, sogenannten „Steer-by-Wire“- Lenkvorrichtungen. Insbesondere diese Steer-by-Wire-Lenkvorrichtungen haben den Vorteil, dass die Bedieneinheit unabhängig von mechanischen Verbindungskomponenten relativ frei innerhalb des Fahrzeuges positioniert werden kann, was neben einer Kostenersparnis bei der Unterscheidung von z.B. rechts- und linksgelenkten Fahrzeugen zudem zu einem verbesserten Unfallverhalten durch Fehlen einer Lenksäule führt. Weiterhin kann die Bedieneinheit in eine Verstauposition gebracht werden, welche z.B. auch bei vollständig automatischem Lenken genutzt wird. Unter einem Steer-By-Wire-Lenksystem im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein Lenkungssystem zu verstehen, welches im Wesentlichen aus einem sogenannten Hand Wheel Aktuator (HWA), beispielsweise der Aktuatorik um das befehlsgebende Fahrzeug-Lenkrad herum, und einem Road Wheel Aktuator (RWA), also der auf die mit den Fahrzeugrädern verbundene Lenkmechanik wirkenden Aktuatorik, besteht. Per Leitung („by wire“) wird dabei das Lenksignal vom HWA zum RWA übertragen. Derartige Systeme sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So offenbart die DE 102015224602 A1 eine verstellbare Lenksäule für eine steer-by- wire-Lenkeinrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Stelleinheit, die eine in einer Manteleinheit um eine Längsachse drehbar gelagerte Lenkspindel umfasst, wobei die Manteleinheit ein erstes Mantelrohr aufweist, in dem zumindest ein zweites Mantelrohr bezüglich der Längsachse drehfest angeordnet und teleskopierend axial verschiebbar gelagert ist, wobei mit dem ersten und dem zweiten Mantelrohr ein Stellantrieb verbunden ist, von dem das zweite Mantelrohr relativ zum ersten Mantelrohr axial ein- und ausfahrbar ist, und der einen Spindeltrieb umfasst mit einer parallel zur Längsachse angeordneten, von einem elektrischen Stellmotor drehend antreibbaren Gewindespindel die sich an einem Mantelrohr abstützt und die in eine Spindelmutter eingeschraubt ist, die drehfest an dem anderen Mantelrohr angebracht ist, wobei die Gewindespindel sich innerhalb des ersten Mantelrohrs erstreckt, und die Spindelmutter an dem zweiten Mantelrohr angebracht ist Der DE 102018212696 B3 ist weiterhin ein Verstellantrieb für eine motorisch verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug bekannt, umfassend eine motorische Antriebseinheit und eine Außen-Gewindespindel, die ein Außengewinde und ein koaxiales Innengewinde aufweist, in das eine Innen-Gewindespindel eingreift, wobei die Außen-Gewindespindel und die Innen-Gewindespindel von der Antriebseinheit relativ zueinander um eine Achse drehend antreibbar sind. Um einen Verstellantrieb zur Verfügung zu stellen, der ein geringeres Antriebsmoment erfordert und einen optimierten freien Verstellweg bietet, schlägt die DE 102018 212696 B3 vor, dass die Außen-Gewindespindel mit ihrem Außengewinde in eine Antriebsmutter eingreift, wobei die Antriebsmutter oder die Innen-Gewindespindel von der Antriebseinheit drehend antreibbar ist und in Richtung der Achse relativ zur Antriebseinheit abgestützt ist. In Hinsicht auf die Weiterentwicklung in Richtung autonomes Fahren, möchte man dem Fahrer des Fahrzeugs die Möglichkeit eröffnen das Lenkrad im autonomen Fahrbetrieb nahezu vollständig in Richtung der Armaturentafel einzufahren, um einen verbesserten Komfortbereich ohne ein möglicherweise als störend empfundenes Lenkrad zu erzielen, was auch vollständig neue Gestaltungskonzepte der Fahrgastzelle erlaubt. Bei derartigen, neuen Gestaltungen der Fahrgastzelle in autonom fahrenden Kraftfahrzeugen ergeben sich häufig besondere Anforderungen an das einzufahrende Lenkrad, insbesondere hinsichtlich des erforderlichen Verfahrweges, welcher in der Regel wesentlich größer ist, als der Verfahrweg für eine ausfahrbare Lenksäule bei einem nicht-autonom fahrenden Automobil. Größere Verfahrwege über längere Spindeln mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Ansätzen umzusetzen, sind hinsichtlich Bauraum und Stabilität kritisch. Beispielsweise müsste bei den konventionellen Konzepten die Spindel länger als die Lenksäule ausgeführt werden müssen, was beim Einfahren zu einer Kollision mit dem Lenkrad führt. Außerdem wird die passive Fahrzeugsicherheit deutlich verschlechtert, da so ein Penetrator in Fahrer-Richtung vorhanden ist. Vor diesem Hintergrund Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine, gegenüber dem Stand der Technik, verbesserte längenverstellbare Bedieneinheit zur Beeinflussung einer Fahrrichtung eines Kraftfahrzeugs durch einen Benutzer, insbesondere zur Verwendung in einem Steer-By-Wire-System bereitzustellen. Die Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere auch, eine längenverstellbare Bedieneinheit mit einer kurzen Spindel so zu auszuführen, dass möglichst große Verfahrwege der längenverstellbaren Bedieneinheit realisiert werden können. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine längenverstellbare Bedieneinheit zur Beeinflussung einer Fahrrichtung eines Kraftfahrzeugs durch einen Benutzer, insbesondere zur Verwendung in einem Steer-By-Wire-System, umfassend einen elektrischen Motor mit einer Rotorwelle, welche drehmomentübertragend mit einer Spindel verbunden ist und eine Spindelmutter so mit der Spindel wirkverbunden ist, dass eine Rotation der Spindel einen translatorischen Versatz der Spindelmutter gegenüber der Spindel bewirkt, wobei der Motor gegenüber einem ersten Mantelrohr lagefixiert ist, und die Spindelmutter mit einem äußeren Führungsrohr verbunden ist, welches zumindest abschnittsweise axial innerhalb des Mantelrohrs translatorisch zu diesem versetzbar angeordnet ist, und innerhalb des äußeren Führungsrohrs ein inneres Führungsrohrs zumindest abschnittsweise axial versetzbar angeordnet ist, wobei an dem äußeren Führungsrohr eine erste drehbare Rolle und eine davon in Aktuierungsrichtung des Teleskopauszugs beabstandete zweite drehbare Rolle angeordnet sind, welche von einem Umschlingungsmittel umgriffen werden, dass einerseits an dem äußeren Führungsrohr und anderseits an dem inneren Führungsrohr gekoppelt ist, so dass das Mantelrohr, das äußere Führungsrohr und das innere Führungsrohr einen von dem Motor aktuierbaren Teleskopauszug bilden. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass auch mit einer vergleichsweise kurzen Spindel, ein großer Verstellbereich der längenverstellbaren Bedieneinheit realisierbar ist. Dies erlaubt insbesondere auch die Bereitstellung einer besonders kompakt bauender Bedieneinheit, da sich die Anordnung der Aktuatorik des Teleskopauszugs mit dem Umschlingungsmittel und den drehbaren Rollen nahezu bauraumneutral in der Bedieneinheit ausführen lässt. Ferner erlaubt die erfindungsgemäße längenverstellbare Bedieneinheit auch eine, durch die getriebliche Übersetzung der Aktuatorik mit dem Umschlingungsmittel und den Rollen bewirkte, hohe Ausfahrgeschwindingkeit der Bedieneinheit. Diese kann bis doppelt so hoch sein, verglichen mit den aus dem Stand der Technik bekannten, konventionellen Spindelantrieben eines Teleskopauszugs. Bevorzugt ist das Umschlingungsmittel vorgespannt, so dass es im Wesentlichen die Rollen bzw. die Rohre spielfrei miteinander verbindet. Durch eine Vorspannung kann auch das NVH-Verhalten der längenverstellbaren Bedieneinheit positiv beeinflusst werden. Mit der längenverstellbaren Bedieneinheit können insbesondere auch Verfahrlängen von größer als 200mm umgesetzt werden, wodurch die Bedieneinheit besonders bevorzugt für eine Verwendung innerhalb einer Fahrgastzelle eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs geeignet ist. Der Motor kann als Axialflussmotor oder Radialflussmotor ausgeführt sein. Ferner ist es möglich einen als Radialflussmotor konfigurierten Motor als Innenläufer oder Außenläufer auszuführen. Der Motor ist über eine Rotorwelle mit einer Aktormechanik gekoppelt, die einen Spindeltrieb umfasst. Der Spindeltrieb wandelt mithilfe einer Spindel und einer Spindelmutter, welche miteinander getrieblich gekoppelt sind, eine Rotationsbewegung der Spindel in eine Linearbewegung der Spindelmutter um. Ein Spindeltrieb kann in seiner einfachsten Form aus der Spindel und der Spindelmutter gebildet sein, wobei das Gewinde der Gewindespindel direkt in einem korrespondierenden Innengewinde der Gewindespindelmutter kämmt Um diese Reibungsverluste zu minimieren, kann der Spindeltrieb auch als Rollengewindespindeltrieb ausgeführt sei, bei denen zwischen der Spindel und der Spindelmutter Rollen oder Kugeln angeordnet sind, so dass an den kämmenden Gewindeflanken eine Roll-bzw. Wälzbewegung realisiert wird, was zu signifikant besseren Wirkungsgraden der Spindeltriebmechanik führt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Mantelrohr, das äußere Führungsrohr und das innere Führungsrohr koaxial zu einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, was zu einer besonders kompakten Bauweise beiträgt. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Spindel eine Drehachse aufweist, die achsparallel zu der gemeinsamen Achse ausgerichtet ist, wodurch sich ebenfalls kompakt bauende Ausführungsformen der Bedieneinheit realisieren lassen. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Umschlingungsmittel einteilig mit einer umlaufend geschlossenen Kontur ausgebildet ist, wobei die erste drehbare Rolle und die zweite drehbare Rolle innerhalb der umlaufend geschlossenen Kontur des Umschlingungsmittels angeordnet sind. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Umschlingungsmittel einteilig mit einer umlaufend offenen Kontur mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende ausgebildet ist, wobei das erste Ende und das zweite Ende jeweils an dem Mantelrohr fixiert sind. Hierdurch lässt sich insbesondere auch ein konstruktiv einfaches Einstellen der Vorspannung des Umschlingungsmittels erzielen, indem beispielsweise eines der Enden bis zum Erreichen einer gewünschten Vorspannung gegenüber dem anderen Ende versetzt wird. Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Umschlingungsmittel zweiteilig mit einem ersten Umschlingungsteil und einem zweiten Umschlingungsteil ausgeführt ist, wobei das erste Umschlingungsteil ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist und das zweite Umschlingungsteil ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Umschlingungsteil die erste drehbare Rolle umschlingend mit seinem ersten Ende mit dem inneren Führungsrohr und mit seinem zweiten Ende mit dem Mantelrohr verbunden ist, während das zweite Umschlingungsteil die zweite drehbare Rolle umschlingend mit seinem ersten Ende an dem inneren Führungsrohr und mit seinem zweiten Ende an dem Mantelrohr verbunden ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass sich insbesondere auch die Vorspannungen der Umschlingungsteile getrennt voneinander einstellen lassen. In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die axiale Erstreckung der Spindel kürzer ist als die axiale Erstreckung des Mantelrohrs und/oder des äußeren Führungsrohrs und/oder des inneren Führungsrohrs, was zu einer in axialer Richtung besonders kompakten Ausbildung der Bedieneinheit beiträgt. Ferner kann im Falle eines Unfalls durch die kurze Spindel auch der Personenschutz innerhalb der Fahrgastzelle verbessert werden. Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Umschlingungsmittel wenigstens ein Seil umfasst. Das Umschlingungsmittel kann eine Elastizität in seiner Längserstreckung aufweisen. Das Umschlingungsmittel kann aus einem metallische Material gebildet sein. Grundsätzlich wäre es auch möglich das Umschlingungsmittel aus einen Kunststoff oder Gummi auszubilden. Das Umschlingungsmittel kann eine Verzahnung aufweisen, die in eine korrespondierende Verzahnung der Rollen eingreift, so dass ein im Wesentlicher schlupffreier Betrieb des Teleskopauszugs ermöglicht wird. In diesem Zusammenhang wäre es auch denkbar, das Umschlingungsmittel als Kette auszuführen. Das Umschlingungsmittel kann eine im Querschnitt runde oder rechteckige Form aufweisen. Eine rechteckige Form kann bei der Übertragung von vergleichsweise großen Zugkräften bevorzugt sein. Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die erste drehbare Rolle und/oder die zweite drehbare Rolle aus einem Kunststoff gefertigt sind/ist, was aus Leichtbauaspekten zu bevorzugen ist. Eine Rolle kann über eine Gleitlagerung oder eine Wälzlagerung drehbar gelagert sein. Eine Rolle kann eine im Wesentlichen glatte Lauffläche für das Umschlingungsmittel aufweisen. Ferner ist es denkbar, dass eine Rolle eine Verzahnung aufweist, die in eine korrespondierende Verzahnung des Umschlingungsmittels eingreift. Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das Mantelrohr, das äußere Führungsrohr und das innere Führungsrohr eine mehreckige, insbesondere achteckige Querschnittskontur aufweisen, wodurch eine besonders gute Teleskopierbarkeit erreicht werden kann. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Es zeigt: Figur 1 eine erste Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit im vollständig eingefahrenen Betriebszustand in einer schematischen Axialschnittdarstellung, Figur 2 eine erste Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit im vollständig ausgefahrenen Betriebszustand in einer schematischen Axialschnittdarstellung, Figur 3 eine zweite Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit im vollständig eingefahrenen Betriebszustand in einer schematischen Axialschnittdarstellung, Figur 4 eine dritte Ausführungsform einer längenverstellbaren Bedieneinheit im vollständig eingefahrenen Betriebszustand in einer schematischen Axialschnittdarstellung, Figur 5 eine längenverstellbare Bedieneinheit in einer schematischen Querschnittsdarstellung, Figur 6 ein Steer-by-Wire-Lenksystem mit einer längenverstellbaren Bedieneinheit in einer schematischen Blockschaltansicht. Die Figuren 1-4 zeigen jeweils eine längenverstellbare Bedieneinheit 1 zur Beeinflussung einer Fahrrichtung eines Kraftfahrzeugs 2 durch einen Benutzer, insbesondere zur Verwendung in einem Steer-By-Wire-System 3, wie es auch exemplarisch in der Figur 6 skizziert ist. Man erkennt dort, dass das Steer-By-Wire- System 3 die längenverstellbare Bedieneinheit 1 sowie einen Lenkaktuator 32 besitzt, der die Lenkbefehle in eine entsprechende Radstellung des Kraftfahrzeugs 2 umwandelt. Die Übertragung der Lenkbefehle von der Bedieneinheit 1 zum Lenkaktuator 32 erfolgt kabelgebunden oder kabellos, was durch die gepunktete Linie angedeutet ist. Die längenverstellbare Bedieneinheit 1 umfasst einen elektrischen Motor 4 mit einer Rotorwelle 5, welche drehmomentübertragend mit einer Spindel 6 verbunden und eine Spindelmutter 7 so mit der Spindel 6 wirkverbunden ist, dass eine Rotation der Spindel 6 einen translatorischen Versatz der Spindelmutter 7 gegenüber der Spindel 6 bewirkt. Der Motor 4 ist gegenüber einem ersten Mantelrohr 8 lagefixiert. In den gezeigten Ausführungsformen ist der Motor 4 hierzu mit dem Mantelrohr 8 verbunden, was sich gut aus den Figuren 1-4 erkennen lässt. Die Spindelmutter 7 ist mit einem äußeren Führungsrohr 9 verbunden, welches zumindest abschnittsweise axial innerhalb des Mantelrohrs 8 translatorisch zu diesem versetzbar angeordnet ist. Innerhalb des äußeren Führungsrohrs 9 ist ein inneres Führungsrohrs 10 zumindest abschnittsweise axial versetzbar angeordnet. An dem äußeren Führungsrohr 9 ist eine erste drehbare Rolle 12 und eine davon in Aktuierungsrichtung des Teleskopauszugs 11 beabstandete zweite drehbare Rolle 22 angeordnet, welche von einem als Seil ausgeführten Umschlingungsmittel 13 umgriffen werden, dass einerseits an dem äußeren Führungsrohr 9 und anderseits an dem inneren Führungsrohr 10 gekoppelt ist, so dass das Mantelrohr 8, das äußere Führungsrohr 9 und das innere Führungsrohr 10 einen von dem Motor 4 aktuierbaren Teleskopauszug 11 bilden. An dem dem Motor abgewandten axialen Ende des inneren Führungsrohrs 10 ist das Lenkrad 28 befestigt. Das Mantelrohr 8, das äußere Führungsrohr 9 und das innere Führungsrohr 10 sind koaxial zu einer gemeinsamen Achse 14 angeordnet, was sich auch gut aus der Zusammenschau der Figuren 1-4 mit der Figur 5 erkennen lässt. Das Mantelrohr 8, das äußere Führungsrohr 9 und das innere Führungsrohr 10 besitzen eine achteckige Querschnittskontur. Man erkennt anhand der Querschnittsansicht der Figur 5 auch gut, dass das Umschlingungsmittel 13 über die Anbindungen 29 mit den Rohren 8,10 verbunden ist. Diese Anbindungen 29 können als Klemmverbindung oder Schweißverbindung ausgeführt sein. Man erkennt ferner, dass das Mantelrohr 8, das äußere Führungsrohr 9 und das innere Führungsrohr 10 über zwischen ihnen angeordnete Führungsmittel 30 geführt werden. Ferner weist der Teleskopauszug 11 eine Anfederung 31 auf. Die Drehachse 15 der Spindel 6 ist achsparallel zu dieser gemeinsamen Achse 14 ausgerichtet. Die axiale Erstreckung der Spindel 6 ist kürzer ist als die axiale Erstreckung des Mantelrohrs 8, des äußeren Führungsrohrs 9 und des inneren Führungsrohrs 10. Die erste Rolle 12 und die zweite Rolle 22 liegen auf einer Achse, welche sich achsparallel zu der Achse 14 an dem äußeren Führungsrohr 9 erstreckt. Dabei sind die erste Rolle 12 und die zweite Rolle 22 an dem jeweiligen axialen Enden des äußeren Führungsrohrs 9 positioniert, so dass sie einen möglichst großen axialen Abstand voneinander an dem äußeren Führungsrohr 9 aufweisen. Die Rollen 12,22 sind in den gezeigten Ausführungsbeispielen direkt an dem aus einem Blech geformten Führungsrohr 9 angeordnet. Die kurze Spindel 6 betätigt bei der Aktuierung des Teleskopauszugs 11 das erste Führungsrohr 9. Durch die mechanisch fixierte Verbindung des Umschlingungsmittels 13 am Mantelrohr 8 und am inneren Führungsrohr 10, beispielsweise mittels eines Schweißpunkts oder einer Klemmung, wird durch die gezeigte Mechanik eine Übersetzung mit Faktor zwei auf das innere Führungsrohr 10 übertragen. In den Figuren 1-2,3 und 4 sind jeweils verschiedene Ausführungsformen der Umschlingungsmittel 13 gezeigt und werden nachfolgend näher erläutert. In den Figuren 1-2 ist eine erste Ausführungsform gezeigt, bei der das Umschlingungsmittel 13 zweiteilig mit einem ersten Umschlingungsteil 21 und einem zweiten Umschlingungsteil 23 ausgeführt ist. Das erste Umschlingungsteil 21 besitzt ein erstes Ende 24 und ein zweites Ende 25. Auch das zweite Umschlingungsteil 23 weist ein erstes Ende 26 und ein zweites Ende 27 auf. Das erste Umschlingungsteil 21 ist die erste drehbare Rolle 12 umschlingend mit seinem ersten Ende 24 mit dem inneren Führungsrohr 10 und mit seinem zweiten Ende 25 mit dem Mantelrohr 8 verbunden, während das zweite Umschlingungsteil 23 die zweite drehbare Rolle 22 umschlingend mit seinem ersten Ende 26 an dem inneren Führungsrohr 10 und mit seinem zweiten Ende 27 an dem Mantelrohr 8 verbunden ist. Die Figur 1 zeigt diese erste Ausführungsform in einem vollständig eingezogenen Betriebszustand und die Figur 2 in einem vollständig ausgefahrenen Betriebszustand. Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der das Umschlingungsmittel 13 einteilig mit einer umlaufend geschlossenen Kontur 16 ausgebildet ist, wobei die erste drehbare Rolle 12 und die zweite drehbare Rolle 22 innerhalb der umlaufend geschlossenen Kontur 16 des Umschlingungsmittels 13 angeordnet sind. Alternativ hierzu zeigt die Figur 4 eine dritte Ausführungsform, bei welcher das Umschlingungsmittel 13 einteilig mit einer umlaufend offenen Kontur 17 mit einem ersten Ende 19 und einem zweiten Ende 20 ausgebildet ist, wobei das erste Ende 19 und das zweite Ende 20 jeweils an dem Mantelrohr 8 fixiert sind. Eine der beiden Befestigungen der Enden 19,20 am Mantelrohr 8 weist dabei insbesondere die Möglichkeit zur Einstellung der Vorspannung des Umschlingungsmittels 13 auf.
Bezugszeichenliste 1 Bedieneinheit 2 Kraftfahrzeug 3 Steer-By-Wire-System 4 Motor 5 Rotorwelle 6 Spindel 7 Spindelmutter 8 Mantelrohr 9 Führungsrohr 10 Führungsrohr 11 Teleskopauszug 12 Rolle 13 Umschlingungsmittel 14 Achse 15 Drehachse 16 Kontur 17 Kontur 19 Ende 20 Ende 21 Umschlingungsteil 22 Rolle 23 Umschlingungsteil 24 Ende 25 Ende 26 Ende 27 Ende 28 Lenkrad 29 Anbindung 30 Führungsmittel 31 Anfederung 32 Lenkaktuator

Claims

Ansprüche 1. Längenverstellbare Bedieneinheit (1) zur Beeinflussung einer Fahrrichtung eines Kraftfahrzeugs (2) durch einen Benutzer, zur Verwendung in einem Steer-By-Wire-System (3), umfassend einen elektrischen Motor (4) mit einer Rotorwelle (5), welche drehmomentübertragend mit einer Spindel (6) verbunden ist und eine Spindelmutter (7) so mit der Spindel (6) wirkverbunden ist, dass eine Rotation der Spindel (6) einen translatorischen Versatz der Spindelmutter (7) gegenüber der Spindel (6) bewirkt, wobei der Motor (4) gegenüber einem ersten Mantelrohr (8) lagefixiert ist, und die Spindelmutter (7) mit einem äußeren Führungsrohr (9) verbunden ist, welches zumindest abschnittsweise axial innerhalb des Mantelrohrs (8) translatorisch zu diesem versetzbar angeordnet ist, und innerhalb des äußeren Führungsrohrs (9) ein inneres Führungsrohrs (10) zumindest abschnittsweise axial versetzbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem äußeren Führungsrohr (9) eine erste drehbare Rolle (12) und eine davon in Aktuierungsrichtung des Teleskopauszugs (11) beabstandete zweite drehbare Rolle (22) angeordnet sind, welche von einem Umschlingungsmittel (13) umgriffen werden, dass einerseits an dem äußeren Führungsrohr (9) und anderseits an dem inneren Führungsrohr (10) gekoppelt ist, so dass das Mantelrohr (8), das äußere Führungsrohr (9) und das innere Führungsrohr (10) einen von dem Motor (4) aktuierbaren Teleskopauszug (11) bilden. 2. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (8), das äußere Führungsrohr (9) und das innere Führungsrohr (10) koaxial zu einer gemeinsamen Achse (14) angeordnet sind. 3. Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (6) eine Drehachse (15) aufweist, die achsparallel zu der gemeinsamen Achse (14) ausgerichtet ist. 4. Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsmittel (13) einteilig mit einer umlaufend geschlossenen Kontur (16) ausgebildet ist, wobei die erste drehbare Rolle (12) und die zweite drehbare Rolle (22) innerhalb der umlaufend geschlossenen Kontur (16) des Umschlingungsmittels (13) angeordnet sind. 5. Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsmittel (13) einteilig mit einer umlaufend offenen Kontur (17) mit einem ersten Ende (19) und einem zweiten Ende (20) ausgebildet ist, wobei das erste Ende (19) und das zweite Ende (20) jeweils an dem Mantelrohr (8) fixiert sind. 6. Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsmittel (13) zweiteilig mit einem ersten Umschlingungsteil (21) und einem zweiten Umschlingungsteil (23) ausgeführt ist, wobei das erste Umschlingungsteil (21) ein erstes Ende (24) und ein zweites Ende (25) aufweist und das zweite Umschlingungsteil (23) ein erstes Ende (26) und ein zweites Ende (27) aufweist, wobei das erste Umschlingungsteil (21) die erste drehbare Rolle (12) umschlingend mit seinem ersten Ende (24) mit dem inneren Führungsrohr (10) und mit seinem zweiten Ende (25) mit dem Mantelrohr (8) verbunden ist, während das zweite Umschlingungsteil (23) die zweite drehbare Rolle (22) umschlingend mit seinem ersten Ende (26) an dem inneren Führungsrohr (10) und mit seinem zweiten Ende (27) an dem Mantelrohr (8) verbunden ist. 7. Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung der Spindel (6) kürzer ist als die axiale Erstreckung des Mantelrohrs (8) und/oder des äußeren Führungsrohrs (9) und/oder des inneren Führungsrohrs (10). 8. Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsmittel (13) wenigstens ein Seil umfasst. 9. Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste drehbare Rolle (12) und/oder die zweite drehbare Rolle (22) aus einem Kunststoff gefertigt sind/ist. 10. Bedieneinheit (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (8), das äußere Führungsrohr (9) und das innere Führungsrohr (10) eine mehreckige, Querschnittskontur aufweisen.
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