DE10200826C1 - Steering module for steer-by-wire system for motor vehicle is fitted as prefabricated unit in vehicle accommodation space while making electrical connections between vehicle and module - Google Patents

Steering module for steer-by-wire system for motor vehicle is fitted as prefabricated unit in vehicle accommodation space while making electrical connections between vehicle and module

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DE10200826C1
DE10200826C1 DE2002100826 DE10200826A DE10200826C1 DE 10200826 C1 DE10200826 C1 DE 10200826C1 DE 2002100826 DE2002100826 DE 2002100826 DE 10200826 A DE10200826 A DE 10200826A DE 10200826 C1 DE10200826 C1 DE 10200826C1
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    • B60R21/203—Arrangements for storing inflatable members in their non-use or deflated condition; Arrangement or mounting of air bag modules or components in steering wheels or steering columns

Abstract

The device consists of a steering wheel (11) with an integral airbag (12), a steering angle sensor (15), a force feedback unit (16) and a force limiting unit (17) for absorbing the forces exerted on the steering wheel by the occupants in a crash. The module can be fitted as a prefabricated unit in a vehicle accommodation space while making electrical connections between the vehicle and the steering module.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lenkmodul für ein Steer-by-wire- Lenksystem in Kraftfahrzeugen.The invention relates to a steering module for a steer-by-wire Steering system in motor vehicles.

Ein derartiges Lenkmodul mit einem Lenkradwinkelsensor sowie einer Force-Feedback-Einheit ist aus der DE 199 12 169 A1 bekannt; in dieser Druckschrift ist lediglich beschrieben, wie der vom Lenkradwinkelsensor erfaßte Fahrerlenkwunsch unter Berücksichtigung von fahrdynamischen Größen modifiziert werden kann, wobei gleichzeitig eine individuelle Anpassung an verschiedene Fahreransprüche durch eine adaptive Nachbildung des durch einen Feedback-Aktuator vermittelten Handmoments und damit die Erzeugung adaptiver Sollwerte für den Lenkradregler erfolgt. Hinsichtlich einer konstruktiven Ausgestaltung eines derartigen Lenkmoduls sind in der Schrift keine Angaben gemacht. Such a steering module with a steering wheel angle sensor as well as a force feedback unit is from the DE 199 12 169 A1 known; is in this publication only described like that of the steering wheel angle sensor recorded driver steering request taking into account Driving dynamics can be modified, where at the same time an individual adaptation to different Driver claims through an adaptive replica of the a feedback actuator imparted hand torque and thus the generation of adaptive setpoints for the steering wheel controller he follows. With regard to a constructive design such a steering module are none in the script Information provided.  

Ein vorbeschriebenes Lenkmodul ist hinsichtlich seiner wesentlichen konstruktiven Einzelteile ebenfalls der DE 100 33 107 A1 zu entnehmen.A steering module described above is in terms of its essential structural parts also the DE 100 33 107 A1.

Aus der US 6 179 326 B1 ist weiterhin ein Steer-by-wire- Lenksystem bekannt, bei welchem nach einem Ausführungsbeispiel das Lenkrad über eine deformierbare Säule an dem Armaturenbrett des Fahrzeuges gehaltert ist, so daß das Lenkrad bei einem unfallbedingten Aufprall des Fahrzeuginsassen ausweicht und so genügend Raum für das Aufblasen eines Airbags geschaffen sein soll.From US 6 179 326 B1 a steer-by-wire Steering system known, in which after a Embodiment the steering wheel via a deformable Column is held on the dashboard of the vehicle, so that the steering wheel in the event of an accident Dodges vehicle occupants and so enough space for that Inflation of an airbag should be created.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenkmodul für ein Steer-by-wire-Lenksystem zu schaffen, welches mit seinen Komponenten leicht zu montieren ist und darüber hinaus eine ausreichende Sicherheit gegen Aufprall des Fahrzeuginsassen bei einem Unfall bietet.The invention has for its object a steering module for to create a steer-by-wire steering system that works with its components are easy to assemble and above adequate security against impact of the Offers vehicle occupants in an accident.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.The solution to this problem is inclusive advantageous refinements and developments of Invention from the content of the claims, which this Description are reproduced.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken ein Lenkmodul vor, welches aus einem eine integrierte Airbageinheit aufweisenden Lenkrad, aus einem Lenkradwinkelsensor, einer Force-Feedback-Einheit sowie einer Kraftbegrenzungseinheit zur Aufnahme der bei einem Unfall vom Insassen auf das Lenkrad ausgeübten Kraft besteht, wobei das Lenkmodul als vorgefertigte Baueinheit unter Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen dem Fahrzeug und dem Lenkmodul in eine fahrzeugseitige Aufnahme montierbar ist. Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß das komplette Lenkmodul mit seinen Komponenten vorgefertigt werden kann, so daß eine einfache und schnelle Montage ermöglicht ist, indem das Lenkmodul in eine geeignet ausgestaltete Aufnahme des Kraftfahrzeuges eingesteckt und lediglich elektrisch angeschlossen wird. Da das Lenkmodul erfindungsgemäß zusätzlich eine Kraftbegrenzungseinheit aufweist, ergibt sich als weiterer Vorteil eine Verringerung der Belastungswerte für den Fahrzeuginsassen bei einem Aufprall auf das Lenkrad, da dieses dem Aufprall nachgeben kann.The basic idea of the invention is a steering module before, which consists of an integrated airbag unit having steering wheel, from a steering wheel angle sensor, one Force feedback unit and a force limiting unit to record the in the event of an accident from the occupant to the Steering wheel exerted force, the steering module as prefabricated assembly under the manufacture of electrical  Connections between the vehicle and the steering module in a receptacle on the vehicle side can be mounted. With the Invention is associated with the advantage that the complete Steering module with its components can be prefabricated so that simple and quick assembly is possible, by the steering module in a suitably designed receptacle of the motor vehicle plugged in and only electrically is connected. Since the steering module according to the invention additionally has a force limiting unit another advantage is a reduction in Load values for the vehicle occupants in the event of an impact on the steering wheel, as this can give way to the impact.

Hierzu ist eine modular aufgebaute Lenksäuleneinheit, bei welcher das Lenkradmodul als vorgefertigte Baueinheit unter Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen dem Fahrzeug und dem Lenkradmodul in eine fahrzeugseitige Aufnahme montierbar ist, aus der DE 696 14 596 T2 bekannt; die bekannte Lenksäuleneinheit ist jedoch nicht als Steer- by-wire-Lenksystem ausgebildet und kann daher keine Anregung im Hinblick auf die erfindungsgemäße Lösung geben.This is a modular steering column unit, at which the steering wheel module as a prefabricated unit under Making electrical connections between the Vehicle and the steering wheel module in a vehicle side Mountable mount is known from DE 696 14 596 T2; the known steering column unit is not, however, trained by-wire steering system and therefore can not Give suggestions with regard to the solution according to the invention.

Es ist weiterhin die Anordnung von Kraftbegrenzungs­ einrichtungen als solchen auch an Lenkeinheiten bekannt. Die DE 199 59 107 A1, die DE 100 25 980 A1 sowie die WO 01/32494 A1 beschreiben dabei übereinstimmend im Bereich der jeweiligen Lenksäule ausgebildete Kraftbegrenzungs­ einrichtungen, indem die Lenksäulen jeweils zusammenschiebbar ausgebildet sind und die Einschubbewegung der Lenksäulenteile gegeneinander zur Kraftbegrenzung herangezogen ist. Dabei sind die Kraftbegrenzungsein­ richtungen teilweise in Abhängigkeit von den Unfallbedingungen steuerbar. Auch diese Druckschriften beinhalten daher keinen Hinweis, bei einen Steer-by-wire- Lenksystem eine Kraftbegrenzungseinrichtung im Lenkmodul selbst anzuordnen.It is still the arrangement of force limitation devices known as such on steering units. DE 199 59 107 A1, DE 100 25 980 A1 and WO 01/32494 A1 describe consistently in the area of the respective steering column trained force limitation facilities by the steering columns each are collapsible and the insertion movement of the steering column parts against each other to limit the force  is used. The force limits are directions partly depending on the Controllable accident conditions. These publications too therefore do not contain any indication that a steer-by-wire Steering system a force limiting device in the steering module to arrange yourself.

Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung können die elektrischen Verbindungen bei der Montage des Lenkmoduls in der fahrzeugseitigen Aufnahme durch Kabelverbinder hergestellt werden oder aber dadurch, daß einerseits an der fahrzeugseitigen Aufnahme und andererseits an dem Lenkmodul befindliche elektrische Kontakte bei der Montage nach der Art einer Steckverbindung geschlossen werden.According to embodiments of the invention, the electrical connections when installing the steering module in the vehicle-side receptacle using cable connectors be produced or that on the one hand at the vehicle-side recording and on the other hand on the steering module located electrical contacts during assembly after the Kind of a connector to be closed.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kraftbegrenzungseinheit in Abhängigkeit von den Unfallbedingungen steuerbar eingerichtet ist.According to an embodiment of the invention provided that the force limiting unit in dependence is controlled by the accident conditions.

In einer ersten Ausführungsform sieht die Erfindung vor, daß das Lenkrad mit integrierter Airbageinheit mittels einer Kolbenstange im Abstand zu einem den Lenkradwinkelsensor die Force-Feedback-Einheit und die Kraftbegrenzungseinheit aufnehmenden Modulgehäuse angeordnet ist und die Kolbenstange in ein im Modulgehäuse angeordnetes Gehäuse der Kraftbegrenzungseinheit reicht und an einen im Inneren des Gehäuses angeordneten Kolben angeschlossen ist. In a first embodiment, the invention provides that the steering wheel with an integrated airbag unit a piston rod at a distance from one Steering wheel angle sensor and the force feedback unit Force limiting unit accommodating module housing is arranged and the piston rod in a in the module housing arranged housing of the force limiting unit is sufficient and to a piston arranged inside the housing connected.  

Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Lenkrad mit integrierter Airbageinheit und dem jeweils daran angeordneten Lenkradwinkelsensor und der Force-Feedback- Einheit topfförmig mit einer zum Armaturenbrett des Fahrzeuges offenen Ausnehmung ausgebildet und im Lastfall mit der Ausnehmung über ein fahrzeugseitig befestigtes Gehäuse der Kraftbegrenzungseinheit überschiebbar ist.Alternatively, it can be provided that the steering wheel with integrated airbag unit and each of them arranged steering wheel angle sensor and the force feedback Unit pot-shaped with one to the dashboard of the Vehicle open recess trained and in the load case with the recess via a vehicle-mounted Housing of the force limiting unit can be pushed over.

Zur Verringerung der Baugröße des Lenkmoduls kann vorgesehen sein, daß Lenkradwinkelsensor und Force- Feedback-Einheit in dem zwischen der Außenwandung des Modulgehäuses und der Gehäusewandung der Kraftbegrenzungseinheit gebildeten Ringraum angeordnet sind.To reduce the size of the steering module can be provided that the steering wheel angle sensor and force Feedback unit in the between the outer wall of the Module housing and the housing wall of the Force limiting unit arranged annular space arranged are.

Es kann vorgesehen sein, daß von dem Lenkradkorpus eine Kolbenstange in die Ausnehmung hervorsteht und in das Gehäuse der Kraftbegrenzungseinheit reicht und hier an einen im Inneren des Gehäuses angeordneten Kolben angeschlossen ist.It can be provided that one of the steering wheel body Piston rod protrudes into the recess and into that The housing of the force limiting unit is sufficient and here a piston located inside the housing connected.

Die Kraftbegrenzungseinheit kann unterschiedlich, nämlich durch die Anordnung vorgespannter Federn mechanisch oder alternativ hydraulisch oder alternativ magnetorheologisch oder alternativ in anderer geeigneter Weise arbeiten. So kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, daß der Innenraum des Gehäuses der Kraftbegrenzungseinheit mit einem Silikon gefüllt und in dem Kolben wenigstens eine Überströmbohrung ausgebildet ist, wobei nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Querschnitt der Überströmbohrung regelbar ausgebildet sein kann, so daß sich eine entsprechende Regelmöglichkeit für die Kraftbegrenzungseinheit ergibt.The force limiting unit can be different, namely by the arrangement of preloaded springs mechanically or alternatively hydraulic or alternatively magnetorheological or alternatively work in another suitable manner. So can according to an embodiment of the invention be provided that the interior of the housing Force limiting unit filled with a silicone and in formed at least one overflow bore for the piston is, wherein according to an embodiment of the invention Cross section of the overflow bore can be designed to be controllable  can, so that there is a corresponding control option for the force limiting unit results.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß der Innenraum des Gehäuses der Kraftbegrenzungseinheit mit einem elektro- rheologischen Medium gefüllt und in dem Gehäuse eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes angeordnet ist.Alternatively, it can be provided that the interior of the Housing of the force limiting unit with an electro rheological medium filled and in the housing one Device for generating an electric field is arranged.

Als weitere Alternative steht die magneto-rheologische Arbeitsweise zur Verfügung, indem der Innenraum des Gehäuses der Kraftbegrenzungseinheit mit einem magneto- rheologischen Medium gefüllt und in dem Gehäuse eine Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Feldes angeordnet ist.Another alternative is magneto-rheological Working method available by the interior of the Housing of the force limiting unit with a magneto rheological medium filled and in the housing one Device for generating a magnetic field is arranged.

Die zur Beeinflussung der elektrorheologischen bzw. magneto-rheologischen Flüssigkeit erforderliche Einrichtung ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Kolben angeordnet.To influence the electrorheological or magneto-rheological fluid required equipment is according to an embodiment of the invention in the piston arranged.

Bei der magneto-rheologischen Arbeitsweise kann vorgesehen sein, daß im Kolben ein Permanentmagnet und im Gehäuse eine Spule zur Erzeugung eines magnetischen Gegenfeldes angeordnet ist.In the magneto-rheological mode of operation can be provided be that a permanent magnet in the piston and a in the housing Coil for generating an opposing magnetic field is arranged.

Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Kraftbe­ grenzungseinheit als gasgefüllte Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist, wobei der Gasdruck in der gasgefüllten Dämpfungseinrichtung regelbar ist.Alternatively it can be provided that the Kraftbe boundary unit as a gas-filled damping device is formed, the gas pressure in the gas-filled Damping device is adjustable.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing reproduced, which are described below. It demonstrate:

Fig. 1 ein Lenkmodul in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, Fig. 1, a steering module in a partially sectioned side view,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Lenkmoduls mit Kraftbegrenzungseinheit in Seitenansicht, Fig. 2 shows another embodiment of the steering module with force limiting unit in side view,

Fig. 3 den Gegenstand der Fig. 2 im Schnitt, Fig. 3 shows the object of Fig. 2 in section,

Fig. 4 die Kraftbegrenzungseinheit gemäß Fig. 3 in einer vergrößerten Einzeldarstellung, Fig. 4 shows the force limiting unit of FIG. 3 in an enlarged detail representation,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Lenkmoduls mit Kraftbegrenzungseinheit in einer isometrischen Darstellung, Fig. 5 shows another embodiment of the steering module with force limiting unit in an isometric view,

Fig. 6 den Gegenstand der Fig. 5 im Schnitt, Fig. 6 shows the subject of FIG. 5 in section,

Fig. 7 die Kraftbegrenzungseinheit gemäß Fig. 6 in einer vergrößerten Einzeldarstellung. FIG. 7 shows the force limiting unit according to FIG. 6 in an enlarged individual illustration.

Das in Fig. 1 dargestellte Lenkmodul 10 besteht aus einem Lenkrad 11, in welches eine mit 12 angedeutete Airbageinheit integriert ist. Das Lenkrad 11 ist über eine Kolbenstange 13 mit einem Abstand "S" zu einem Modulgehäuse 14 angeordnet, wobei in dem Modulgehäuse ein Lenkradwinkelsensor 15, eine Force-Feedback-Einheit 16 sowie eine Kraftbegrenzungseinheit 17 angeordnet sind. Der Lenkradwinkelsensor 15 sowie die Force-Feedback-Einheit 16 sind über elektrische Zuleitungen 30 an ein fahrzeugseitiges Steuersystem anschließbar. Die Funktion von Lenkradwinkelsensor 15 und Force-Feedback-Einheit 16 im einzelnen ist nicht Gegenstand der Erfindung und insoweit in der DE 199 12 169 A1 beschrieben.The steering module 10 shown in FIG. 1 consists of a steering wheel 11 , in which an airbag unit, indicated by 12, is integrated. The steering wheel 11 is arranged via a piston rod 13 at a distance “S” from a module housing 14 , a steering wheel angle sensor 15 , a force feedback unit 16 and a force limiting unit 17 being arranged in the module housing. The steering wheel angle sensor 15 and the force feedback unit 16 can be connected to a vehicle-side control system via electrical feed lines 30 . The function of the steering wheel angle sensor 15 and force feedback unit 16 in detail is not the subject of the invention and is described in this respect in DE 199 12 169 A1.

Die Kolbenstange 13 reicht durch das Modulgehäuse 14 bis in ein Gehäuse 18 der Kraftbegrenzungseinheit 17 und ist an einen im Innenraum 19 des Gehäuses 18 befindlichen Kolben 20 angeschlossen. Das Gehäuse 18 weist eine solche Erstreckung auf, daß der Kolben 20 bei seiner Verschiebung den gleichen Weg "S" zurücklegen kann, der dem Abstand des Lenkrades 11 zum Modulgehäuse 14 entspricht.The piston rod 13 extends through the module housing 14 into a housing 18 of the force limiting unit 17 and is connected to a piston 20 located in the interior 19 of the housing 18 . The housing 18 has such an extent that the piston 20 can travel the same distance "S" during its displacement, which corresponds to the distance between the steering wheel 11 and the module housing 14 .

Wie anhand weiterer Ausführungsbeispiele im einzelnen noch erläutert werden wird, kann die Kraftbegrenzungseinheit magneto-rheologisch oder hydraulisch arbeiten; es ist aber auch eine mechanische Auslegung denkbar, indem in dem Innenraum 19 der Kraftbegrenzungseinheit 17 entsprechende Federn angeordnet sind. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Kraftbegrenzungseinheit für den Fall eines Unfalles auf die Fahrsituation wie Geschwindigkeit und Aufprallwinkel des Fahrzeuges wie auch auf den Fahrer, nämlich dessen Größe und Gewicht etc. eingestellt werden kann.As will be explained in more detail with reference to further exemplary embodiments, the force limiting unit can operate magneto-rheologically or hydraulically; however, a mechanical design is also conceivable in that corresponding springs are arranged in the interior 19 of the force limiting unit 17 . In particular, it is provided that the force limiting unit in the event of an accident can be adjusted to the driving situation, such as the speed and angle of impact of the vehicle, and also to the driver, namely his size and weight, etc.

Bei den in den Fig. 2 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen ist das Gehäuse 18 der Kraftbegrenzungseinheit 17 über eine Montageplatte 24 fahrzeugfest zu befestigen, wobei die elektrischen Zuleitungen 30 zu Lenkradwinkelsensor 15 und Force- Feedback-Einheit 16 außen um das Gehäuse 18 gewickelt und an der Montageplatte 24 derart angeschlossen sein können, daß sich beispielsweise über eine Steckverbindung eine . elektrische Verbindung zu dem Fahrzeug ergibt. Das Gehäuse 18 der Kraftbegrenzungseinheit 17 ist in eine in dem Modulgehäuse 14 ausgebildete, topfförmige Ausnehmung 35 einschiebbar, wobei bei diesen Ausführungsbeispielen das Modulgehäuse 14 integraler Bestandteil des Lenkrades 11 ist. Dabei sind Lenkradwinkelsensor 15 und Force-Feedback- Einheit 16 in dem Ringraum 23 zwischen der Außenwand 21 des Modulgehäuses 14 und der Wandung 22 des Gehäuses 18 der Kraftbegrenzungseinheit 17 angeordnet.In the exemplary embodiments shown in FIGS. 2 to 7, the housing 18 of the force limiting unit 17 is to be fastened to the vehicle via a mounting plate 24 , the electrical leads 30 to the steering wheel angle sensor 15 and force feedback unit 16 being wound around the outside of the housing 18 and on the Mounting plate 24 can be connected such that, for example, a connector. electrical connection to the vehicle results. The housing 18 of the force limiting unit 17 can be inserted into a cup-shaped recess 35 formed in the module housing 14 , the module housing 14 being an integral part of the steering wheel 11 in these exemplary embodiments. The steering wheel angle sensor 15 and force feedback unit 16 are arranged in the annular space 23 between the outer wall 21 of the module housing 14 and the wall 22 of the housing 18 of the force limiting unit 17 .

Zur Ausbildung der Kraftbegrenzungseinheit 17 reicht von dem Lenkrad 10 eine Kolbenstange 13 in die Ausnehmung 35 des Modulgehäuses 14 hinein und ist bis in den Innenraum 19 des Gehäuses 18 geführt und an einen hier angeordneten Kolben 20 angeschlossen. Beim Einschieben des Gehäuses 18 in die Ausnehmung 35 durchläuft der Kolben 20 den Innenraum 19 der Kraftbegrenzungseinheit 17 und verdrängt ein darin angeordnetes Medium.To form the force limiting unit 17, a piston rod 13 extends from the steering wheel 10 into the recess 35 of the module housing 14 and is guided into the interior 19 of the housing 18 and connected to a piston 20 arranged here. When the housing 18 is pushed into the recess 35 , the piston 20 passes through the interior 19 of the force limiting unit 17 and displaces a medium arranged therein.

Bei dem in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in dem Innenraum 19 der Kraftbegrenzungseinheit 17 ein Silikon eingefüllt, und es ist der Kolben 20 mit einer Reihe von Überströmbohrungen 25 versehen, so daß bei der Bewegung des Kolbens 20 durch den Innenraum 19 der Kraftbegrenzungseinheit 17 das Silikon durch die Überströmbohrung 25 überströmen kann. Zur Regelung der Kraftbegrenzungseinheit 17 kann vorgesehen sein, daß der Querschnitt der Überströmbohrung 25 in geeigneter Weise regelbar ist. Hierbei ist die Dämpfungskraft abhängig von der Aufprallgeschwindigkeit, und der Dämpfungsweg ist abhängig von der Aufprallgeschwindigkeit und der Masse des Insassen.In the embodiment shown in FIGS. 2 to 4, a silicone is filled in the interior 19 of the force limiting unit 17 , and the piston 20 is provided with a series of overflow bores 25 , so that when the piston 20 moves through the interior 19 the Force limiting unit 17 can flow over the silicone through the overflow bore 25 . To regulate the force limiting unit 17, it can be provided that the cross section of the overflow bore 25 can be regulated in a suitable manner. Here, the damping force is dependent on the impact speed, and the damping path is dependent on the impact speed and the mass of the occupant.

Bei dem in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Innenraum 19 des Gehäuses 18 mit einem magneto-rheologischen Medium gefüllt, wobei von dem Innenraum 19 ein gasgefüllter Raum 29 durch eine Membran 28 abgeteilt ist. Das unter Druck in dem Raum 29 anstehende Gas stellt den zur Temperaturkompensation erforderlichen Druck zur Verfügung. Zur Regelung der Kraftbegrenzung ist in dem Kolben 20 eine Spule 26 untergebracht, deren Bestromung über die elektrische Zuleitung 30 zum Aufbau eines entsprechenden Magnetfeldes führt, welches das Verhalten des magneto-rheologischen Mediums ändert, so daß die Kraftbegrenzung entsprechend regelbar ist.In the embodiment shown in FIGS. 5 to 7, the interior 19 of the housing 18 is filled with a magneto-rheological medium, a gas-filled space 29 being separated from the interior 19 by a membrane 28 . The gas present under pressure in space 29 provides the pressure required for temperature compensation. To regulate the force limitation, a coil 26 is accommodated in the piston 20 , the energization of which via the electrical feed line 30 leads to the formation of a corresponding magnetic field which changes the behavior of the magneto-rheological medium, so that the force limitation can be regulated accordingly.

Mit den in den Fig. 2 bis 7 dargestellten und im einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispielen ist zudem der Vorteil verbunden, daß im Anschluß an die Kraftbegrenzung eine Rückstellung des Lenkrades 11 in dessen Ausgangsposition erfolgt. Ist nämlich nach Abschluß der Kraftbegrenzung der Kolben 20 mit Kolbenstange 13 in den Innenraum 19 des Gehäuses 18 eingeschoben, so ergeben sich auf den beiden Seiten des im Innenraum 19 stehenden Kolbens 20 unterschiedlich große, von dem im Innenraum 19 anstehenden Druck beaufschlagte Kolbenflächen. Während bei den dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 4 und 7 linksseitig die gesamte Kolbenfläche mit Druck beaufschlagt ist, ist die rechtsseitige Fläche um die Querschnittsfläche der Kolbenstange 13 vermindert; somit erfährt der Kolben 20 bei Annahme eines Druckgleichgewichts im Innenraum 19 des Gehäuses 18 eine Kraft nach rechts, also in Ausschubrichtung der Kolbenstange 13, die der Ausgangsstellung des Lenkrades 11 entspricht. Durch die Einstellung der Höhe des Innendruckes und die Abmessungen der jeweiligen Kolbenflächen kann die Rückstellgeschwindigkeit für das Lenkrad 11 auf ein gewünschtes Maß voreingestellt werden.The exemplary embodiments shown in FIGS. 2 to 7 and described in detail also have the advantage that the steering wheel 11 is reset to its starting position following the force limitation. Namely after completion of the power limit of the piston inserted 20 having piston rod 13 in the interior 19 of the housing 18, so the property in the interior 19 of the piston arise on the two sides 20 of different sizes, acted upon by the prevailing in the interior space 19 pressure piston areas. . While in the illustrated embodiments of FIGS 4 and 7, the entire piston surface is acted upon by pressure on the left side, the right side surface is reduced by the cross-sectional area of the piston rod 13; Thus, assuming a pressure equilibrium in the interior 19 of the housing 18 , the piston 20 experiences a force to the right, ie in the direction of extension of the piston rod 13 , which corresponds to the starting position of the steering wheel 11 . By adjusting the height of the internal pressure and the dimensions of the respective piston surfaces, the return speed for the steering wheel 11 can be preset to a desired level.

Claims (16)

1. Lenkmodul (10) für ein Steer-by-wire-Lenksystem in Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem eine integrierte Airbageinheit (12) aufweisenden Lenkrad (11), aus einem Lenkradwinkelsensor (15), einer Force-Feedback- Einheit (16) sowie aus einer Kraftbegrenzungseinheit (17) zur Aufnahme der bei einem Unfall vom Insassen auf das Lenkrad (11) ausgeübten Kraft, wobei das Lenkmodul (10) als vorgefertigte Baueinheit unter Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen dem Fahrzeug und dem Lenkmodul (10) in eine fahrzeugseitige Aufnahme montierbar ist.1. Steering module ( 10 ) for a steer-by-wire steering system in motor vehicles, comprising a steering wheel ( 11 ) having an integrated airbag unit ( 12 ), a steering wheel angle sensor ( 15 ), a force feedback unit ( 16 ) and from a force limiting unit ( 17 ) for receiving the force exerted by the occupant on the steering wheel ( 11 ) in the event of an accident, the steering module ( 10 ) being a prefabricated structural unit with electrical connections being made between the vehicle and the steering module ( 10 ) in a vehicle-side receptacle is mountable. 2. Lenkmodul nach Anspruch 1, bei welchem die elektrischen Verbindungen durch Kabelverbinder herstellbar sind. 2. Steering module according to claim 1, wherein the electrical connections through cable connectors are producible.   3. Lenkmodul nach Anspruch 1, bei welchem die elektrischen Verbindungen über bei der Montage des Lenkmoduls (10) in Anlage gelangende elektrische Kontakte an fahrzeugseitiger Aufnahme und Lenkmodul herstellbar sind.3. Steering module according to claim 1, in which the electrical connections via electrical contacts which come into contact with the assembly of the steering module ( 10 ) on the vehicle-side receptacle and steering module can be produced. 4. Lenkmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem die Kraftbegrenzungseinheit (17) in Abhängigkeit von den Unfallbedingungen steuerbar eingerichtet ist.4. Steering module according to one of claims 1 to 3, in which the force limiting unit ( 17 ) is set up to be controllable as a function of the accident conditions. 5. Lenkmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Lenkrad (11) mit integrierter Airbageinheit (12) mittels einer Kolbenstange (13) im Abstand zu einem den Lenkradwinkelsensor (15), die Force-Feedback-Einheit (16) und die Kraftbegrenzungseinheit (17) aufnehmenden Modulgehäuse (14) angeordnet ist und die Kolbenstange (13) in ein im Modulgehäuse (14) angeordnetes Gehäuse (18) der Kraftbegrenzungseinheit (17) reicht und an einen im Inneren des Gehäuses (18) angeordneten Kolben (20) angeschlossen ist.5. Steering module according to one of claims 1 to 4, wherein the steering wheel ( 11 ) with integrated airbag unit ( 12 ) by means of a piston rod ( 13 ) at a distance from the steering wheel angle sensor ( 15 ), the force feedback unit ( 16 ) and the force limiting unit ( 17 ) accommodating module housing ( 14 ) is arranged and the piston rod ( 13 ) extends into a housing ( 18 ) of the force limiting unit ( 17 ) arranged in the module housing ( 14 ) and to a piston ( 20 ) arranged inside the housing ( 18 ) ) connected. 6. Lenkmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Lenkrad (11) mit integrierter Airbageinheit (12) und dem jeweils daran angeordneten Lenkradwinkelsensor (15) und der Force-Feedback- Einheit (16) topfförmig mit einer zum Armaturenbrett des Fahrzeuges offenen Ausnehmung (35) ausgebildet und im Lastfall mit der Ausnehmung (35) über ein fahrzeugseitig befestigtes Gehäuse (18) der Kraftbegrenzungseinheit (17) überschiebbar ist.6. Steering module according to one of claims 1 to 4, in which the steering wheel ( 11 ) with integrated airbag unit ( 12 ) and the steering wheel angle sensor ( 15 ) arranged thereon and the force feedback unit ( 16 ) in a pot shape with one to the dashboard of the vehicle Open recess ( 35 ) is formed and in the load case with the recess ( 35 ) via a vehicle-side housing ( 18 ) of the force limiting unit ( 17 ) can be pushed over. 7. Lenkmodul nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem Lenkradwinkelsensor (15) und Force-Feedback-Einheit (16) in dem zwischen der Außenwandung (21) des Modulgehäuses (14) und der Gehäusewandung (22) der Kraftbegrenzungseinheit (17) gebildeten Ringraum (23) angeordnet sind.7. Steering module according to claim 5 or 6, wherein the steering wheel angle sensor ( 15 ) and force feedback unit ( 16 ) in the annular space formed between the outer wall ( 21 ) of the module housing ( 14 ) and the housing wall ( 22 ) of the force limiting unit ( 17 ) ( 23 ) are arranged. 8. Lenkmodul nach Anspruch 6, bei welchem von dem Lenkradkorpus eine Kolbenstange (13) in die Ausnehmung (35) hervorsteht und in das Gehäuse (18) der Kraftbegrenzungseinheit (17) reicht und hier an einen im Inneren des Gehäuses (18) angeordneten Kolben (20) angeschlossen ist.8. Steering module according to claim 6, in which from the steering wheel body a piston rod ( 13 ) protrudes into the recess ( 35 ) and extends into the housing ( 18 ) of the force limiting unit ( 17 ) and here to a piston arranged inside the housing ( 18 ) ( 20 ) is connected. 9. Lenkmodul nach Anspruch 5 oder 8, bei welchem der Innenraum (19) des Gehäuses (18) der Kraftbegrenzungseinheit (17) mit einem Silikon gefüllt und in dem Kolben (20) wenigstens eine Überströmbohrung (25) ausgebildet ist.9. Steering module according to claim 5 or 8, wherein the interior ( 19 ) of the housing ( 18 ) of the force limiting unit ( 17 ) is filled with a silicone and at least one overflow bore ( 25 ) is formed in the piston ( 20 ). 10. Lenkmodul nach Anspruch 9, bei welchem der Querschnitt der Überströmbohrung (25) regelbar ist.10. Steering module according to claim 9, wherein the cross section of the overflow bore ( 25 ) is adjustable. 11. Lenkmodul nach Anspruch 5 oder 8, bei welchem der Innenraum (19) des Gehäuses (18) der Kraftbegrenzungseinheit (17) mit einem elektro­ rheologischen Medium gefüllt und in dem Gehäuse (18) eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes angeordnet ist.11. Steering module according to claim 5 or 8, wherein the interior ( 19 ) of the housing ( 18 ) of the force limiting unit ( 17 ) is filled with an electro-rheological medium and a device for generating an electric field is arranged in the housing ( 18 ). 12. Lenkmodul nach Anspruch 5 oder 8, bei welchem der Innenraum (19) des Gehäuses (18) der Kraftbegrenzungseinheit (17) mit einem magneto- rheologischen Medium gefüllt und in dem Gehäuse (18) eine Einrichtung (Spule 26) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes angeordnet ist.12. Steering module according to claim 5 or 8, wherein the interior ( 19 ) of the housing ( 18 ) of the force limiting unit ( 17 ) is filled with a magnetorheological medium and in the housing ( 18 ) a device (coil 26 ) for generating a magnetic Field is arranged. 13. Lenkmodul nach Anspruch 11 oder 12, bei welchem die Einrichtung im Kolben angeordnet ist.13. Steering module according to claim 11 or 12, wherein the Device is arranged in the piston. 14. Lenkmodul nach Anspruch 12, bei welchem im Kolben (20) ein Permanentmagnet und im Gehäuse (18) eine Spule (26) zur Erzeugung eines magnetischen Gegenfeldes angeordnet ist.14. Steering module according to claim 12, in which in the piston ( 20 ) a permanent magnet and in the housing ( 18 ) a coil ( 26 ) for generating a magnetic opposing field is arranged. 15. Lenkmodul nach Anspruch 5 oder 8, bei welchem die Kraftbegrenzungseinheit (17) als gasgefüllte Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist.15. Steering module according to claim 5 or 8, in which the force limiting unit ( 17 ) is designed as a gas-filled damping device. 16. Lenkmodul nach Anspruch 15, bei welchem der Gasdruck in der gasgefüllten Dämpfungseinrichtung regelbar ist.16. The steering module of claim 15, wherein the gas pressure is controllable in the gas-filled damping device.
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