DE102024000939B4 - Control unit for a steer-by-wire steering system - Google Patents

Control unit for a steer-by-wire steering system

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DE102024000939B4 DE102024000939.6A DE102024000939A DE102024000939B4 DE 102024000939 B4 DE102024000939 B4 DE 102024000939B4 DE 102024000939 A DE102024000939 A DE 102024000939A DE 102024000939 B4 DE102024000939 B4 DE 102024000939B4
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Abstract

Bedieneinheit für ein steer-by-wire-Lenksystem eines Fahrzeuges, umfassend zwei sowohl miteinander gekoppelte als auch zum Austausch steckbar ausgebildete und zur Ausführung einer rotatorischen und/oder translatorischen Bewegung zur Einstellung des Lenkwinkels eingerichtete Bedienelemente (1, 3), welche in Griffweite des Fahrers an einem Cockpit (7) und beidseitig zu einem Fahrersitz (5) an Ansteckpunkten neben dem Fahrersitz (5), positionierbar sind, wobei die Bedienelemente in an diesen Positionen ausgebildete Aufnahmen (9, 13, 15) einführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienelemente (1, 3) flexibel am Fahrzeuginterieur austauschbar sind und die Aufnahme (9) an dem Cockpit als eine Schiene ausgeführt ist, in der die Bedienelemente (1, 3) beidseitig zu einem Abstandhalter (11) führbar sind. Control unit for a steer-by-wire steering system of a vehicle, comprising two control elements (1, 3) which are both coupled to each other and designed to be pluggable for exchange and which are configured to perform a rotational and/or translational movement for adjusting the steering angle, which can be positioned within the driver's reach on a cockpit (7) and on both sides of a driver's seat (5) at attachment points next to the driver's seat (5), wherein the control elements can be inserted into receptacles (9, 13, 15) formed at these positions, characterized in that the control elements (1, 3) are flexibly interchangeable on the vehicle interior and the receptacle (9) on the cockpit is designed as a rail in which the control elements (1, 3) can be guided on both sides to a spacer (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für ein steer-by-wire-Lenksystem eines Fahrzeuges, umfassend zwei Bedienelemente, welche in Griffweite des Fahrers an einem Cockpit oder beidseitig zum Fahrersitz an Ansteckpunkten neben dem Fahrersitz, positionierbar sind.The invention relates to a control unit for a steer-by-wire steering system of a vehicle, comprising two control elements which can be positioned within the driver's reach on a cockpit or on both sides of the driver's seat at attachment points next to the driver's seat.

Die DE 10 2020 109645 A1 offenbart eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug, welche als eine steer-by-wire Lenkvorrichtung ausgebildet ist und zwei Handgriffe an kreisbogenförmigen Führungsarmen aufweist. Ein Einstellwinkel der Handgriffe aus einer zentralen Lage ist auf einen vorgegebenen maximalen Wert in jede Einstellrichtung begrenzt. Der Einstellwinkel führt mittels eines steer-by-wire-Systems zu einem korrespondierenden Radlenkwinkel mindestens eines gelenkten Rades. Die Führungsarme sind jeweils an einem Fahrzeugsitz und beidseitig neben einer Sitzfläche des Fahrzeugsitzes oder an mindestens einer Haltevorrichtung an einem Cockpit angeordnet, oder einer der Führungsarme ist an einer Fahrzeugtür und der andere Führungsarm an einer Fahrzeugmittelkonsole angeordnet.The DE 10 2020 109645 A1 Disclosing a steering device for a vehicle, designed as a steer-by-wire steering device, features two handgrips on arc-shaped guide arms. The angle of the handgrips, from a central position, is limited to a predetermined maximum value in each direction. This angle of adjustment, via a steer-by-wire system, results in a corresponding steering angle for at least one steered wheel. The guide arms are each mounted on a vehicle seat and on either side of a seat surface, or on at least one mounting point on a cockpit, or one of the guide arms is mounted on a vehicle door and the other on a vehicle center console.

Die gattungsbildende Schrift US 6 446 747 B1 offenbart eine Bedienelementanordnung für ein Kraftfahrzeug mit zwei unabhängig voneinander betätigbaren Bedienelementen zur Steuerung des Fahrzeugs, die abnehmbar am Mitteltunnel und an der Fahrertür des Fahrzeugs angeordnet sind und bei der mindestens eines der Bedienelemente auf einer verschwenkbaren und/oder verschiebbaren Konsole platziert ist.The genre-defining script US 6 446 747 B1 discloses a control element arrangement for a motor vehicle with two independently operable control elements for controlling the vehicle, which are detachably arranged on the center tunnel and on the driver's door of the vehicle and in which at least one of the control elements is placed on a pivotable and/or sliding console.

Weiter ist aus DE 10 2019 120 121 A1 eine Integral-Steuerungsvorrichtung für ein autonom-fahrendes Fahrzeug bekannt, die lösbar mit dem Fahrzeug verbunden ist. Furthermore, it is from DE 10 2019 120 121 A1 An integral control device for an autonomously driving vehicle is known, which is detachably connected to the vehicle.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedieneinheit für ein steer-by-wire-Lenksystem eines Fahrzeuges anzugeben, welche eine komfortable und intuitive Lenkung des Fahrzeuges unter optimaler Ergonomiegestaltung und Raumausnutzung des Interieurs umsetzt.The object of the invention is to provide a control unit for a steer-by-wire steering system of a vehicle, which implements comfortable and intuitive steering of the vehicle with optimal ergonomic design and space utilization of the interior.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Figur dargestellt sind.The invention is defined by the features of the independent claims. Advantageous further developments and embodiments are the subject of the dependent claims. Further applications and advantages of the invention will become apparent from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention, which are illustrated in the figure.

Die Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.The problem is solved by the subject matter of claim 1.

Bei der eingangs erläuterten Bedieneinheit für ein steer-by-wire-Lenksystem eines Fahrzeuges, umfassend zwei Bedienelemente, welche in Griffweite des Fahrers an einem Cockpit oder beidseitig zum Fahrersitz an an Ansteckpunkten neben dem Fahrersitz, positionierbar sind, sind die Bedienelemente flexibel am Fahrzeuginterieur austauschbar gestaltet. Dies hat den Vorteil, dass die Bedienelemente vom Fahrer je nach Fahrsituation umplatziert werden können. Durch die Anordnung der Bedieneinheit, die eine neuartige Mensch-Maschine-Schnittstelle für steer-by-wire-Systeme darstellt, wird dem Fahrer die von ihm bevorzugte Arm- und Beinfreiheit ermöglicht, wodurch dieser eine entspanntere Position im Fahrzeug einnehmen kann. Da das Lenkrad aus dem Cockpit entfernt wird, kann ein völlig neues, ansprechendes Interieurkonzept inklusive neuem Cockpit umgesetzt werden, was dem Fahrzeuginsassen ein weitläufiges Raumgefühl bietet. Für den Fahrer kann gegebenenfalls die gleiche Airbagversion genutzt werden wie für den Beifahrer, was die Variantenvielfalt reduziert. Die Bedienelemente sollen so ausgestaltet sein, dass diese in mehreren Positionen von oben oder seitlich gegriffen werden können. Der Fahrspaß kann somit erhöht werden.The control unit for a vehicle's steer-by-wire steering system, described at the beginning, comprises two control elements that can be positioned within the driver's reach on a cockpit or on either side of the driver's seat at mounting points next to the seat. These control elements are designed to be flexibly interchangeable within the vehicle interior. This has the advantage that the driver can reposition the controls depending on the driving situation. The arrangement of the control unit, which represents a novel human-machine interface for steer-by-wire systems, allows the driver their preferred arm and legroom, enabling them to assume a more relaxed position in the vehicle. Since the steering wheel is removed from the cockpit, a completely new, appealing interior concept, including a new cockpit, can be implemented, offering the vehicle occupants a spacious feel. The same airbag version can be used for the driver as for the front passenger, if necessary, thus reducing the number of different configurations. The control elements are designed so that they can be gripped from above or from the side in several positions. This can increase the driving pleasure.

Die zum Austausch steckbar ausgebildeten Bedienelemente sind in an den genannten Positionen des Fahrzeuginterieurs ausgebildete Aufnahmen einführbar. Solche steckbaren Bedienelemente erleichtern dem Fahrer die Positionsänderung der Bedienelemente. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass im Aftersale-Markt verschiedene Bedienelemente angeboten werden können, die auf den Fahrer zugeschnitten und individualisiert sind.The pluggable control elements can be inserted into recesses located at the specified positions in the vehicle interior. These pluggable control elements make it easier for the driver to change the position of the controls. Furthermore, the aftermarket offers the possibility of offering various control elements tailored and customized to the driver.

Die Bedienelemente sind miteinander gekoppelt und führen zur Einstellung des Lenkwinkels eine rotatorische und/oder translatorische Bewegung aus. Dabei sind Präzision, Lenkkomfort, Lenkarbeit und Lenkdynamik feinfühlig abstimmbar.The controls are linked and perform a rotational and/or translational movement to adjust the steering angle. This allows for finely adjustable precision, steering comfort, steering effort, and steering dynamics.

Die Bedienelemente sind während einer Umplatzierung in einer Schiene führbar. Dadurch wird die elektrische Kopplung der beiden Bedieneinheiten über die Schiene ermöglicht. Erfindungsgemäß ist die Aufnahme am Cockpit als Schiene ausgeführt, in der die Bedienelemente beidseitig zu einem Abstandhalter führbar sindThe control elements can be guided along a rail during repositioning. This enables the electrical coupling of the two control units via the rail. According to the invention, the mounting on the cockpit is designed as a rail in which the control elements can be guided to a spacer on both sides.

In einer Ausführungsform sind die Bedienelemente so ausgebildet, dass eine Umplatzierung in einem Betriebszustand erfolgt, in welchem die Lenkung inaktiv ist. Dies reduziert Gefahrensituationen, die bei fehlender Betriebsbereitschaft der Lenkung während der Fahrt des Fahrzeuges auftreten können. Solche Betriebszustände umfassen entweder ein stehendes Fahrzeug mit deaktivierter Lenkung oder ein autonom fahrendes Fahrzeug, bei welchem der Fahrer keinen Einfluss auf die automatisch erfolgende Lenkung hat.In one embodiment, the controls are designed so that they can be repositioned in an operating state where the steering is inactive. This reduces hazardous situations that can occur when the steering is not operational while the vehicle is in motion. Such operating states include either a stationary vehicle with the steering deactivated or an autonomously driving vehicle in which The driver has no influence on the automatic steering.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein.Further advantages and details will become apparent from the following description, in which at least one embodiment is described in detail. The described features can, individually or in any meaningful combination, constitute the subject matter of the invention, optionally also independently of the claims, and can in particular also be the subject of one or more separate applications.

Es zeigt:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bedieneinheit.
It shows:
  • 1 an embodiment of the control unit according to the invention.

Bei steer-by-wire-Systemen wird bei Betätigung der Bedienelemente eine Weg- und/oder Kraftänderung eingegeben, die von einem am Bedienelement angeordneten Sensor erfasst wird, welcher ein entsprechendes elektrisches Signal an ein Steuergerät ausgibt. Das Steuergerät steuert in Abhängigkeit dieses Signals einen oder mehrere Aktuatoren an, welche die gelenkten Räder des Fahrzeuges entsprechend einschlagen.In steer-by-wire systems, when the controls are operated, a change in position and/or force is applied. This change is detected by a sensor located on the control element, which then sends a corresponding electrical signal to a control unit. Based on this signal, the control unit activates one or more actuators, which turn the vehicle's steered wheels accordingly.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bedieneinheit dargestellt. Die Bedieneinheit umfasst zwei miteinander gekoppelte Bedienelemente 1, 3 die vor dem Fahrersitz 5 am Cockpit 7 angeordnet sind. Die Bedienelemente 1, 3 sind in einer Schiene geführt und schlagen in einer zentralen Position beidseitig an einem Abstandhalter 11 an. Mittels der Bedienelemente 1, 3 wird durch den Fahrer eine rotatorische Bewegung und/oder eine Längsbewegung entlang einem von der Schiene vorgegebenen Weg zur Lenkwinkeleingabe ausgeführt. Die rotatorische Bewegung und/oder eine Kraftänderung an den Bedienelementen 1, 3 zeigen der Steuerelektronik an, um welchen Winkel und in welche Richtung die Räder des Fahrzeuges eingeschlagen werden sollen.In 1 Figure 1 shows an embodiment of the control unit according to the invention. The control unit comprises two interconnected control elements 1, 3 which are arranged in front of the driver's seat 5 on the cockpit 7. The control elements 1, 3 are guided in a rail and, in a central position, abut a spacer 11 on both sides. Using the control elements 1, 3, the driver executes a rotational movement and/or a longitudinal movement along a path defined by the rail to input the steering angle. The rotational movement and/or a change in force applied to the control elements 1, 3 indicates to the control electronics the angle and direction in which the vehicle's wheels should be turned.

Die Bedienelemente 1, 3 sind steckbar ausgebildet und können vom Fahrer aus dem Cockpit 7 entnommen werden und beispielsweise jeweils in eine beidseitig zum Fahrersitz 5 angeordnete Aufnahme 13, 15 eingesteckt werden, wenn der Fahrer seine Sitzposition verändern möchte. Das Umplatzieren der Bedienelemente 1, 3 ist immer dann möglich, wenn das Fahrzeug steht und die Zündung des Fahrzeuges ausgeschaltet ist. Im autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeuges können die manuell zu betätigenden Bedienelemente 1, 3 jederzeit frei abgesteckt und an anderen Positionen des Fahrzeuginterieurs wieder aufgesteckt werden.The control elements 1 and 3 are designed to be pluggable and can be removed by the driver from the cockpit 7 and, for example, plugged into a receptacle 13 or 15 located on either side of the driver's seat 5 when the driver wishes to change their seating position. Repositioning the control elements 1 and 3 is always possible when the vehicle is stationary and the ignition is switched off. During autonomous driving, the manually operated control elements 1 and 3 can be freely unplugged and replugged at any time in other locations within the vehicle interior.

Claims (4)

Bedieneinheit für ein steer-by-wire-Lenksystem eines Fahrzeuges, umfassend zwei sowohl miteinander gekoppelte als auch zum Austausch steckbar ausgebildete und zur Ausführung einer rotatorischen und/oder translatorischen Bewegung zur Einstellung des Lenkwinkels eingerichtete Bedienelemente (1, 3), welche in Griffweite des Fahrers an einem Cockpit (7) und beidseitig zu einem Fahrersitz (5) an Ansteckpunkten neben dem Fahrersitz (5), positionierbar sind, wobei die Bedienelemente in an diesen Positionen ausgebildete Aufnahmen (9, 13, 15) einführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienelemente (1, 3) flexibel am Fahrzeuginterieur austauschbar sind und die Aufnahme (9) an dem Cockpit als eine Schiene ausgeführt ist, in der die Bedienelemente (1, 3) beidseitig zu einem Abstandhalter (11) führbar sind.Control unit for a steer-by-wire steering system of a vehicle, comprising two control elements (1, 3) which are both coupled to each other and designed to be pluggable for exchange and which are configured to perform a rotational and/or translational movement for adjusting the steering angle, which can be positioned within the driver's reach on a cockpit (7) and on both sides of a driver's seat (5) at attachment points next to the driver's seat (5), wherein the control elements can be inserted into receptacles (9, 13, 15) formed at these positions, characterized in that the control elements (1, 3) are flexibly interchangeable on the vehicle interior and the receptacle (9) on the cockpit is designed as a rail in which the control elements (1, 3) can be guided on both sides to a spacer (11). Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienelemente (1, 3) so ausgebildet sind, dass eine Umplatzierung in einem Betriebszustand erfolgt, in welchem die Lenkung inaktiv ist.Control unit after Claim 1 , characterized in that the control elements (1, 3) are designed such that repositioning takes place in an operating state in which the steering is inactive. Bedieneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand ein stehendes Fahrzeug bei deaktivierter Zündung umfasst.Control unit after Claim 2 , characterized in that the operating state includes a stationary vehicle with the ignition deactivated. Bedieneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand ein autonomes Fahren des Fahrzeuges umfasst.Control unit after Claim 3 , characterized in that the operating state includes autonomous driving of the vehicle.
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