DE102018130875A1

DE102018130875A1 - Vehicle with a steering device

Info

Publication number: DE102018130875A1
Application number: DE102018130875.2A
Authority: DE
Inventors: Tim Ehlers
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2020-06-04
Also published as: WO2020114710A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung für zumindest ein lenkbares Fahrzeugrad, aufweisend unter anderem eine Lenkhandhabe für einen Fahrer des Fahrzeugs zur Vorgabe seines Lenkwunsches, einen Aktuator zur Einstellung eines Spurwinkels des zumindest einen lenkbaren Fahrzeugsrades unter Berücksichtigung des vorgegebenen Fahrer-Lenkwunsches, sowie einen Lenkhandhabe-Aktor zur Erzeugung einer Reaktion auf eine Vorgabe des Fahrers an der Lenkhandhabe, wobei der Lenkhandhabe-Aktor mittels einer mechanischen Übertragungsvorrichtung auf ein mit der Lenkhandhabe mechanisch verbundenes Lenksteuerglied einwirken kann, das zusammen mit der Lenkhandhabe in einem ersten Gehäuse angeordnet im Fahrzeug gelagert ist. Dabei ist der Lenkhandhabe-Aktor in einem zweiten Gehäuse separat und unabhängig vom ersten Gehäuse im Fahrzeug gelagert.The invention relates to a vehicle with a steering device for at least one steerable vehicle wheel, comprising, among other things, a steering handle for a driver of the vehicle for specifying his or her steering request, an actuator for setting a toe angle of the at least one steerable vehicle wheel, taking into account the predefined driver steering request, and one Steering handle actuator for generating a reaction to a specification of the driver on the steering handle, wherein the steering handle actuator can act by means of a mechanical transmission device on a steering control member mechanically connected to the steering handle, which is arranged in a first housing together with the steering handle in the vehicle . The steering handle actuator is mounted in a second housing separately and independently of the first housing in the vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Lenkvorrichtung für zumindest ein lenkbares Fahrzeugrad, aufweisend unter anderem eine Lenkhandhabe für einen Fahrer des Fahrzeugs zur Vorgabe seines Lenkwunsches, einen Aktuator zur Einstellung eines Spurwinkels des zumindest einen lenkbaren Fahrzeugrades unter Berücksichtigung des vorgegebenen Fahrer-Lenkwunsches, sowie einen Lenkhandhabe-Aktor zur Erzeugung einer Reaktion auf eine Vorgabe des Fahrers an der Lenkhandhabe, wobei der Lenkhandhabe-Aktor mittels einer mechanischen Übertragungsvorrichtung auf ein mit der Lenkhandhabe mechanisch verbundenes Lenksteuerglied einwirken kann, das zusammen mit der Lenkhandhabe in einem ersten Gehäuse angeordnet im Fahrzeug gelagert ist. Zum Stand der Technik wird neben der DE 10 2016 206 610 A1 auf die DE 603 11 602 T2 verwiesen.The invention relates to a vehicle with a steering device for at least one steerable vehicle wheel, comprising, among other things, a steering handle for a driver of the vehicle to specify his or her steering request, an actuator for setting a toe angle of the at least one steerable vehicle wheel, taking into account the specified driver steering request, and one Steering handle actuator for generating a reaction to a specification of the driver on the steering handle, wherein the steering handle actuator can act by means of a mechanical transmission device on a steering control member mechanically connected to the steering handle, which is arranged in a first housing together with the steering handle in the vehicle . In addition to the DE 10 2016 206 610 A1 on the DE 603 11 602 T2 referred.

Bei einer solchen Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 handelt es sich insbesondere um eine solche der Steer-by-Wire Bauart. Der hier sog. Lenkhandhabe-Aktor wird dabei in üblicher Terminologie als Force-Feedback-Aktor bezeichnet, jedoch ist die vorliegende Erfindung ausdrücklich nicht auf ein Steer-By-Wire-System beschränkt, weswegen vorliegend ein allgemeiner Begriff gewählt ist. Gleiches gilt für die Lenkhandhabe, bei welcher es sich üblicherweise um ein Lenkrad handelt, jedoch sind auch hier Alternativen möglich. Und das hier sog. Lenksteuerglied ist im Falle eines Lenkrades eines Steer-by-Wire-Systems eine Lenkwelle oder Lenkspindel, an welcher nicht nur die von einer elektronischen Steuervorrichtung für den Radwinkelsteller (= Aktuator zur Einstellung eines Spurwinkels) benötigten Signale abgegriffen werden, sondern die üblicherweise auch mit einer Kupplung zur Zuschaltung einer mechanischen Rückfallebene bei Ausfall des elektrischen oder elektronischen Systems mechanisch verbunden ist. Such a steering device according to the preamble of claim 1 is in particular one of the steer-by-wire type. The so-called steering handle actuator is referred to in conventional terminology as a force feedback actuator, but the present invention is expressly not limited to a steer-by-wire system, which is why a general term is selected here. The same applies to the steering handle, which is usually a steering wheel, but alternatives are also possible here. And in the case of a steering wheel of a steer-by-wire system, the so-called steering control element is a steering shaft or steering spindle on which not only the signals required by an electronic control device for the wheel angle adjuster (= actuator for setting a toe angle) are tapped, but also which is usually also mechanically connected to a clutch for connecting a mechanical fallback level in the event of failure of the electrical or electronic system.

Wie beispielsweise die eingangs zweitgenannte Schrift zeigt kann der abseits der Lenkspindel (bzw. abseits des Lenksteuerglieds) angeordnete Force-Feedback-Aktor (bzw. Lenkhandhabe-Aktor) über eine Gewindespindel beispielsweise in Form einer mit einem Schneckenrad der Lenkspindel zusammenwirkenden Schnecke, welche vorliegend abstrakt als mechanische Übertragungsvorrichtung bezeichnet ist, letztendlich auf das Lenkrad (bzw. die Lenkhandhabe) einwirken. Im Weiteren werden des einfacheren Verständnisses wegen nur noch die gängigen Begriffe „Lenkrad“, „Lenkspindel“, „Force-Feedback-Aktor“ und „Gewindespindel“ verwendet, ohne hierdurch eine Beschränkung auf diese beispielhaften Elemente anstelle der allgemeineren Begriffe ausdrücken zu wollen.For example, as the document cited at the beginning shows, the force feedback actuator (or steering handle actuator) arranged away from the steering spindle (or away from the steering control member) can have a threaded spindle, for example in the form of a worm interacting with a worm wheel of the steering spindle, which in the present case is abstract is referred to as a mechanical transmission device, ultimately act on the steering wheel (or the steering handle). For the sake of easier understanding, only the common terms "steering wheel", "steering spindle", "force feedback actuator" and "threaded spindle" are used without wishing to express a restriction to these exemplary elements instead of the more general terms.

Im bekannten Stand der Technik von Steer-by-Wire-Systemen sind das Lenkrad und die Lenkspindel mit einer Kupplung zur Aktivierung einer mechanischen Rückfallebene sowie der Force-Feedback-Aktor in einem einzigen zusammenhängenden Gehäuse gelagert, welches seinerseits geeignet im Fahrzeug gelagert ist, im Falle eines Personenkraftwagens beispielsweise an einem Armaturentafelträger bzw. allgemeiner an einer Armaturentafelstruktur. Deutlicher als in der eingangs zweitgenannten Schrift ist dies beispielsweise in der CN 104 015 781 A gezeigt. Und selbst dann, wenn wie in der US 6,820,713 B2 gezeigt für den Force-Feedback-Aktor und dessen Steuerungselektronik ein separates Gehäuse vorgesehen ist, ist letzteres direkt am die Lenkspindel und das Lenkrad lagernden Gehäuse angebracht bzw. abgestützt.In the known prior art of steer-by-wire systems, the steering wheel and the steering spindle are mounted with a clutch for activating a mechanical fallback level, as well as the force feedback actuator in a single coherent housing, which in turn is suitably mounted in the vehicle, in In the case of a passenger car, for example, on a dashboard support or more generally on a dashboard structure. This is clearer than in the document mentioned at the beginning, for example in CN 104 015 781 A shown. And even if like in the US 6,820,713 B2 shown for the force feedback actuator and its control electronics, a separate housing is provided, the latter is attached or supported directly on the housing supporting the steering spindle and the steering wheel.

Der in einem Fahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen im Bereich der Lenkspindel bzw. deren Gehäuses zur Verfügung stehende Bauraum ist sehr beschränkt, insbesondere auch dann, wenn im Hinblick auf autonomes Fahren auch noch eine Anordnung zum Verstauen (im weitesten Sinne) des Lenkrads vorzusehen ist.The installation space available in a vehicle, in particular a passenger car in the region of the steering spindle or its housing, is very limited, in particular even if an arrangement for stowing (in the broadest sense) the steering wheel is also to be provided with regard to autonomous driving.

Hiermit soll daher aufgezeigt werden, wie an einer Lenkvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 im Bereich einer Lenkspindel bzw. Lenkwelle bzw. eines Lenksteuergliedes und dessen bzw. deren Gehäuses etwas mehr freier Bauraum geschaffen werden kann (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lenkhandhabe-Aktor in einem zweiten Gehäuse separat und unabhängig vom ersten Gehäuse im Fahrzeug gelagert ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.This is to show how a more free space can be created on a steering device according to the preamble of claim 1 in the area of a steering spindle or steering shaft or a steering control member and its or its housing (= object of the present invention).
This object is achieved with the features of the independent patent claim and is characterized in that the steering handle actuator is mounted in a second housing separately and independently of the first housing in the vehicle. Advantageous training and further education are included in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist der Force-Feedback-Aktor (bzw. Lenkhandhabe-Aktor) weiter abseits des ersten Gehäuses, in welchem unter anderem die Lenkspindel und das Lenkrad gelagert sind, angeordnet und gelagert, nämlich in einem eigenständigen zweiten Gehäuse, welches unabhängig vom ersten Gehäuse am Fahrzeug, so beispielsweise an einer Armaturentafelstruktur desselben, gelagert ist. Selbstverständlich steht ein erfindungsgemäßer Force-Feedback-Aktor weiterhin über eine Gewindespindel bzw. die mechanisches Übertragungsvorrichtung mit der Lenkspindel in mechanischer Verbindung, jedoch trägt diese mechanische Verbindung nicht nennenswert zur Lagerung des zweiten Gehäuses bei bzw. übernimmt nicht eine solche Lagerung. Dabei kann die Gewindespindel bzw. mechanische Übertragungsvorrichtung eine relativ lange Distanz überbrücken, so dass das zweite Gehäuse in einem zweispurigen Fahrzeug beispielswiese auch auf der anderen Seite als das Lenkrad angeordnet sein kann. Wenn anstelle einer Gewindespindel beispielsweise eine flexible Welle oder ein endloses Zugmittelgetriebe (vgl. bspw. DE 199 41 535 A1 ) als mechanische Übertragungsvorrichtung zum Einsatz kommt, so besteht größtmögliche Freiheit hinsichtlich der Platzierung bzw. Anordnung des zweiten den Force-Feedback-Aktor aufnehmenden Gehäuses.According to the invention, the force feedback actuator (or steering handle actuator) is arranged and mounted further away from the first housing, in which, among other things, the steering spindle and the steering wheel are mounted, namely in an independent second housing, which is independent of the first housing Vehicle, such as on a dashboard structure of the same, is mounted. Of course, a force feedback actuator according to the invention is still in mechanical connection via a threaded spindle or the mechanical transmission device with the steering spindle, but this mechanical connection does not make any significant contribution to the mounting of the second housing or does not take over such mounting. The threaded spindle or mechanical transmission device can bridge a relatively long distance, so that the second housing in a two-track vehicle, for example, also on the other side than the steering wheel can be arranged. If, for example, instead of a threaded spindle, a flexible shaft or an endless traction mechanism (cf. e.g. DE 199 41 535 A1 ) is used as a mechanical transmission device, there is the greatest possible freedom with regard to the placement or arrangement of the second housing accommodating the force feedback actuator.

An einer Lenkspindel ist bislang üblicherweise ein sogenannter Raststern einer als Diebstahlschutz fungierenden elektrischen Lenksäulenverriegelung vorgesehen. An einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung kann nun die Übertragungsvorrichtung (bzw. Gewindespindel) anstelle dieses Raststerns (bzw. einer bislang üblichen Diebstahl-Verriegelungsvorrichtung) auf die Lenkspindel (bzw. das Lenksteuerglied) einwirken, wodurch sich nötige konstruktive Veränderungen in Grenzen halten. Sollte weiterhin eine Diebstahl-Verriegelungsvorrichtung gewünscht sein, so könnte diese an der Übertragungsvorrichtung bzw. Gewindespindel vorgesehen sein, so wie dies grundsätzlich aus der eingangs erstgenannten Schrift bekannt ist.Up to now, a so-called locking star of an electrical steering column lock that functions as an anti-theft device has usually been provided on a steering spindle. On a steering device according to the invention, the transmission device (or threaded spindle) can now act on the steering spindle (or the steering control member) instead of this detent star (or a previously common anti-theft locking device), so that necessary design changes are kept within limits. If an anti-theft locking device should also be desired, this could be provided on the transmission device or threaded spindle, as is known in principle from the first-mentioned document.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016206610 A1 [0001]
DE 60311602 T2 [0001]
CN 104015781 A [0004]
US 6820713 B2 [0004]
DE 19941535 A1 [0007]

Claims

Vehicle with a steering device for at least one steerable vehicle wheel, comprising, among other things, a steering handle for a driver of the vehicle to specify his steering request, an actuator for setting a toe angle of the at least one steerable vehicle wheel, taking into account the specified driver steering request, and a steering handle actuator for Generation of a reaction to a specification of the driver on the steering handle, wherein the steering handle actuator can act by means of a mechanical transmission device on a steering control element mechanically connected to the steering handle, which is mounted in the vehicle together with the steering handle in a first housing, characterized in that that the steering handle actuator is mounted in a second housing separately and independently of the first housing in the vehicle.

Vehicle with a steering device after Claim 1 , wherein the steering control member is designed as a rotatable shaft and the transmission device as a threaded spindle.

Vehicle with a steering device after Claim 1 or 2nd , wherein the transmission device acts on the steering control member instead of a previously common anti-theft locking device.

Vehicle with a steering device according to one of the preceding claims, wherein an anti-theft locking device is provided on the transmission device.

Vehicle with a steering device according to one of the preceding claims, wherein the second housing with the steering handle actuator is mounted on a dashboard structure of the vehicle.