Die Erfindung betrifft eine elektrisch verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einer Stelleinheit, an welcher eine Lenkhandhabe anordbar ist, mit einer Trageinheit, von welcher die Stelleinheit verstellbar gehalten ist, mit einer Verstelleinrichtung, die zum Verstellen der Stelleinheit gegenüber der Trageinheit ausgebildet ist und die zum Verstellen der Stelleinheit wenigstens einen Elektromotor umfasst, und mit einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, den wenigstens einen Elektromotor anzusteuern. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Lenksäule wobei zum Verstellen einer Stelleinheit von einer Verstauposition in eine Bedienposition mittels einer Verstelleinrichtung der Lenksäule eine Steuereinheit der Lenksäule wenigstens einen Elektromotor der Verstelleinrichtung ansteuert.

Eine elektrisch verstellbare Lenksäule, die zum Verstellen zwischen einer Verstauposition und einer Bedienposition ausgebildet ist, ist aus der Druckschrift DE 10 2019 108 466 Al bekannt. In der Bedienposition, die einer ausgefahrenen Position innerhalb eines Verstellbereichs entspricht, kann die Steuerung eines Kraftfahrzeugs in einem manuellen Fahrmodus durch einen Fahrer erfolgen. In der Verstauposition, die einer zurückgezogenen Position innerhalb eines Verstellbereichs entspricht, kann insbesondere eine autonome Steuerung eines Kraftfahrzeugs ohne Steuereingriffe eines Fahrers in einem autonomen Fahrmodus erfolgen. Zur Erhöhung der Sicherheit ist dabei vorgesehen, dass eine Position der Stelleinheit der Lenksäule relativ zur Trageinheit zu ermitteln. Die ermittelte Position wird dabei insbesondere bei der Auslösung von Kraftfahrzeug-Rückhaltesystemen, wie Airbags, berücksichtigt.

Weiter ist aus der Druckschrift DE 10 2019 120 543 Al eine verstellbare Lenksäule bekannt, bei der Stellpositionen der Stelleinheit erfasst werden. Die erfassten Stellpositionen werden dann dahingehend ausgewertet, dass ein Verstellen in einer jeweiligen Position im Rahmen von erlaubten Verstellvorgaben erfolgt.

Die Möglichkeit des Verstellens einer Lenksäule und damit einer daran angeordneten Lenkhandhabe zwischen einer Verstauposition und einer Bedienposition birgt dabei auch neue Risiken für den Betrieb eines Kraftfahrzeugs, da insbesondere ungewollte Wechsel zwischen Verstauposition und Bedienposition zu verhindern sind. Denn in der Verstauposition sind Steuerungseingriffe durch einen Fahrer nicht oder nur eingeschränkt möglich. Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Lenksäule bereitzustellen und ein sichereres Betreiben einer Lenksäule zu ermöglichen. Insbesondere soll das Risiko eines unbeabsichtigten Verstauens reduziert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden eine Lenksäule sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Lenksäule gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung beschrieben sowie in den Figuren dargestellt.

Die vorgeschlagene Lösung sieht eine elektrisch verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug vor, wobei die Lenksäule eine Stelleinheit, an welcher eine Lenkhandhabe, insbesondere ein Lenkrad, anordbar ist, eine Trageinheit, von welcher die Stelleinheit verstellbar gehalten ist, eine Verstelleinrichtung und eine Steuereinheit aufweist. Die Verstelleinrichtung ist zum Verstellen der Stelleinheit gegenüber der Trageinheit ausgebildet und umfasst zum Verstellen der Stelleinheit wenigstens einen Elektromotor. Die Steuereinheit der Lenksäule ist ausgebildet, den wenigstens einen Elektromotor der Verstelleinrichtung anzusteuern und zur Ansteuerung des wenigstens einen Elektromotors ein erstes Signal und ein zweites Signal zu erzeugen. Eine Ansteuerung des Elektromotors erfordert dabei ein Anliegen des ersten Signals und des zweiten Signals. Vorteilhafterweise erfolgt also keine Ansteuerung des wenigstens einen Elektromotors, wenn nur eines der Signale anliegt, also beispielsweise ausschließlich das erste Signal oder ausschließlich das zweite Signal. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine Redundanz geschaffen, die verhindert, dass bei einem ungewollten Anliegen eines der Signale, der wenigstens eine Elektromotor ungewollt angesteuert wird und somit ein ungewolltes Verstellen der Stelleinheit erfolgt. Ein solches ungewolltes Anliegen eines Signals könnte zum Beispiel durch einen Hardware-Fehler verursacht werden, insbesondere durch einen Hardware-Fehler in der Leistungselektronik der Lenksäule, weiter insbesondere durch einen Hardware-Fehler in dem Wechselrichter der Lenksäule. Beispielsweise könnte ein dauerhaft leitender MOSFET (MOSFET: metal-oxide- semiconductor field-effect transistor) den wenigstens einen Elektromotor unbeabsichtigt bestromen. Durch die vorliegende Erfindung wird ein solches unbeabsichtigtes Bestromen vorteilhafterweise dadurch verhindert, dass zumindest noch ein weiteres Signal anliegen muss, damit der wenigstens eine Elektromotor bestromt werden kann.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das erste Signal ein von dem zweiten Signal verschiedenes Signal ist. Vorteilhafterweise sind das erste Signal und das zweite Signal zwei voneinander unabhängige Signale. Insbesondere ist vorgesehen, dass zumindest das erste Signal unabhängig von dem zweiten Signal erzeugt wird, oder dass zumindest das zweite Signal unabhängig von dem ersten Signal erzeugt wird. Vorzugsweise sind das erste Signal und/oder das zweite Signal elektrische Signale.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit eine Logikeinheit aufweist. Die Logikeinheit ist dabei zur Erzeugung des ersten Signals und des zweiten Signals ausgebildet. Insbesondere ist die Logikeinheit ausgebildet, das erste Signal unabhängig von dem zweiten Signal zu erzeugen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Logikeinheit derart ausgebildet ist, dass eine Bedingung, die zum Erzeugen des ersten Signals und zum Erzeugen des zweiten Signals führen kann, für die Erzeugung des ersten Signals und für die Erzeugung des zweiten Signals getrennt geprüft wird. Ein entsprechender Logikbaustein ist vorteilhafterweise redundant vorhanden. Insbesondere ist vorgesehen, dass für das Erzeugen des zweiten Signals eine andere Bedingung als für das Erzeugen des ersten Signals erfüllt sein muss, und/oder dass für das Erzeugen des zweiten Signals eine zusätzliche Bedingung erfüllt sein muss.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der wenigstens eine Elektromotor in einer Serienschaltung verschaltet ist, wobei der wenigstens eine Elektromotor über die Serienschaltung mit einer Spannungsguelle in Serie elektrisch leitend verbindbar ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass bei einer in einem Kraftfahrzeug verbauten, erfindungsgemäß ausgebildeten Lenksäule der wenigstens eine Elektromotor elektrisch leitend mit einer Spannungsguelle des Kraftfahrzeugs verbunden ist, insbesondere mit einer Spannungsguelle des Bordstromnetzes.

Weiter vorteilhaft umfasst die Steuereinheit der Lenksäule eine erste Schalteinheit und eine zweite Schalteinheit. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die erste Schalteinheit durch das Anliegen des ersten Signals geschaltet wird und die zweite Schalteinheit durch das Anliegen des zweiten Signals geschaltet wird. Das heißt, die erste Schalteinheit ist insbesondere ausgebildet zu schalten, wenn das erste Signal an dieser ersten Schalteinheit anliegt, und die zweite Schalteinheit ist insbesondere ausgebildet zu schalten, wenn das zweite Signal an dieser zweiten Schalteinheit anliegt. In der Stellung der Schalteinheiten, die sich durch das Anliegen des ersten Signals und das Anliegen des zweiten Signals ergibt, ist dabei vorteilhafterweise ein Ansteuern des wenigstens einen Elektromotors ermöglicht. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Logikeinheit ausgebildet ist, die erste Schalteinheit unabhängig von der zweiten Schalteinheit anzusteuern.

Die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit sind gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung mit dem wenigstens einen Elektromotor in Serie geschaltet. Somit ist insbesondere vorgesehen, dass der wenigstens eine Elektromotor nur dann bestromt werden kann, wenn die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit jeweils in einem Schaltzustand sind, in dem diese eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Spannungsguelle, insbesondere dem Bordstromnetz eines Kraftfahrzeugs, und dem wenigstens einen Elektromotor herstellen. Vorteilhafterweise führt ein unbeabsichtigtes Schließen lediglich einer der Schalteinheiten nicht zu einem unbeabsichtigten Bestromen des wenigstens einen Elektromotors.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die erste Schalteinheit einen Wechselrichter umfasst. Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Schalteinheit ein Wechselrichter ist. Der Wechselrichter ist dabei vorteilhafterweise ausgebildet, in Abhängigkeit von dem ersten Signal ein Motoransteuerungssignal zu erzeugen, insbesondere ein Motoransteuerungssignal für den wenigstens einen Elektromotor. Insbesondere ist das Motoransteuerungssignal eine Spannung, die in der Höhe und/oder der Freguenz variieren kann, insbesondere in Abhängigkeit von dem ersten Signal.

Gemäß einer weiteren vorteilhalten Ausgestaltung umfasst die zweite Schalteinheit einen Transistor, vorzugsweise einen MOSFET. Insbesondere ist vorgesehen, dass die zweite Schalteinheit ein Transistor ist, vorzugsweise ein MOSFET. Das zweite Signal ist dabei insbesondere eine Schaltspannung zum Schalten des Transistors.

Vorteilhafterweise ist die zweite Schalteinheit im schaltungstechnischen Sinn geöffnet, wenn das zweite Signal nicht anliegt, und die zweite Schalteinheit im schaltungstechnischen Sinn geschlossen, wenn das zweite Signal anliegt. Das heißt also, dass eine elektrisch leitende Verbindung bei dieser Ausgestaltung nur dann hergestellt werden kann, wenn das zweite Signal anliegt. Insbesondere ist vorgesehen, dass das die zweite Schalteinheit hierzu einen selbstsperrenden MOSFET umfasst. Eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht somit eine Reihenschaltung aus einem Wechselrichter als erster Schalteinheit, einem MOSFET als zweiter Schalteinheit und einem Elektromotor vor, wobei mittels eines ersten Signals der Wechselrichter gesteuert wird und mittels des zweiten Signals der MOSFET. Nur wenn beide Signale anliegen, ist somit ein Ansteuern des Elektromotors ermöglicht. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass die zweite Schalteinheit bei einem Anliegen des zweiten Signals geschlossen, also elektrisch leitend ist und bei Nicht-Anliegen des zweiten Signals geöffnet, also elektrisch nichtleitend ist. Bei einem Normalbetrieb liegt dabei vorteilhafterweise das zweite Signal dauerhaft an der zweiten Schalteinheit an. Die Steuereinheit umfasst bei dieser Ausgestaltungsvariante eine Diagnoseeinheit, wobei die Diagnoseeinheit ausgebildet ist, einen Fehler in Bezug auf das Ansteuern des wenigstens einen Elektromotors zu erkennen, wobei die Steuereinheit weiter dazu ausgebildet ist, das erzeugte, anliegende zweite Signal zu unterbrechen, wenn die Diagnoseeinheit einen Fehler in Bezug auf das Ansteuern des wenigstens einen Elektromotors erkannt hat, und somit eine Abweichung vom Normalbetrieb vorliegt. Das zweite Signal kann in diesem Fall insbesondere spannungslos sein, und die zweite Schalteinheit ein selbstleitender MOSFET sein. Dabei bedeutet ein Unterbrechen des zweiten Signals, dass eine Spannung an den selbstleitenden MOSFET angelegt wird, sodass dieser MOSFET sperrt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgeschlagenen Lenksäule sieht vor, dass die Steuereinheit der Lenksäule weiter ausgebildet ist, das zweite Signal dann zu erzeugen, wenn ein Anforderungssignal für ein Verstellen der Stelleinheit von der Steuereinheit empfangen wird und über eine Schnittstelle der Lenksäule ein Freigabesignal von der Steuereinheit empfangen wird, wobei das Freigabesignal ein von einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs oder ein von dem Kraftfahrzeug erzeugtes Signal ist. Ein Anforderungssignal kann dabei insbesondere durch ein Betätigen eines Bedienelementes, mit dem die Lenksäule durch einen Fahrzeugnutzer verstellt werden kann, ausgelöst werden. Ein Anforderungssignal kann darüber hinaus insbesondere ausgelöst werden, wenn ein Fahrer zwischen einem manuellen Fahrmodus und einem autonomen Fahrmodus wechseln möchte. Zudem kann ein Anforderungssignal insbesondere ausgelöst werden, wenn von dem Kraftfahrzeug ein bestimmter Zustand erkannt wurde, mit dem ein Verstellen der Lenksäule verbunden ist, beispielsweise ein Verstellen zur Minderung des Verletzungsrisikos im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs oder ein Verstellen für ein erleichtertes Ein- oder Aussteigen eines Fahrers.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Lenksäule eine Schnittstelle, insbesondere eine erste Schnittstelle, zur Anbindung der Lenksäule an ein Bordstromnetz eines Kraftfahrzeugs. Über diese Schnittstelle ist beim Einbau der Lenksäule in ein Kraftfahrzeug vorteilhafterweise die Anbindung der Lenksäule an das Bordstromnetz und insbesondere die vorgeschlagene vorteilhafte Verschaltung des wenigstens einen Elektromotors der Verstelleinrichtung der Lenksäule besonders einfach zu realisieren. Weiter vorteilhaft umfasst die Lenksäule eine Schnittstelle, insbesondere eine zweite Schnittstelle, zur Anbindung der Lenksäule an eine zentrale Steuereinheit eines Kraftfahrzeugs. Vorteilhafterweise ist dabei über diese Schnittstelle eine Übertragung von Signalen zwischen der Steuereinheit der Lenksäule und der zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs ermöglicht.

Die Steuereinheit ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ausgebildet, den wenigstens einen Elektromotor der Verstelleinrichtung der Lenksäule derart anzusteuern, dass die Stelleinheit der Lenksäule von einer Verstauposition in eine Bedienposition oder von einer Bedienposition in eine Verstauposition verbracht wird. Die Steuereinheit ist dabei insbesondere weiter ausgebildet, über eine Schnittstelle der Lenksäule, insbesondere über die zweite Schnittstelle, ein Bestätigungssignal von einer zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs zu empfangen. Das Bestätigungssignal wird vorteilhafterweise dann von der zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs gesendet, wenn das Kraftfahrzeug in einem autonomen Fährbetrieb ist oder das Kraftfahrzeug stillsteht. Sowohl bei einem autonomen Fährbetrieb als auch beim Stillstand des Kraftfahrzeugs sind keine manuellen Lenkeingriffe eines Fahrers notwendig, sodass bei diesen Fahrzeugzuständen regelmäßig ein gefahrloses Verstellen zwischen einer Bedienposition und einer Verstauposition möglich ist. In anderen Fahrzeugzuständen wird vorteilhafterweise das Verbringen von der Bedienposition in die Verstauposition verhindert.

Das zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben ebenfalls vorgeschlagene Verfahren zum Betreiben einer Lenksäule sieht insbesondere vor, dass die Lenksäule bestimmungsgemäß in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Lenksäule eine erfindungsgemäß ausgebildete Lenksäule ist, die die vorstehend genannten Merkmale einzeln oder in Kombination aufweist. Das vorgeschlagene Verfahren sieht vor, dass zum Verstellen einer Stelleinheit mittels einer Verstelleinrichtung der Lenksäule, insbesondere zum Verstellen einer Stelleinheit von einer Verstauposition der Lenksäule in eine Bedienposition der Lenksäule, eine Steuereinheit der Lenksäule wenigstens einen Elektromotor der Verstelleinrichtung ansteuert. Zur Ansteuerung des wenigstens einen Elektromotors erzeugt die Steuereinheit ein erstes Signal und ein zweites Signal, wobei das erste Signal an eine erste Schalteinheit angelegt wird und das zweite Signal an eine zweite Schalteinheit angelegt wird. Die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit sind dabei vorzugsweise mit dem wenigstens einen Elektromotor in Reihe geschaltet. Der wenigstens eine Elektromotor verstellt dabei vorteilhafterweise die Stelleinheit, wenn das erste Signal an der ersten Schalteinheit anliegt und zudem das zweite Signal an der zweiten Schalteinheit anliegt. Das heißt, dass das erste Signal und das zweite Signal insbesondere gleichzeitig an den jeweiligen Schalteinheiten anliegen müssen, damit ein jeweiliger Elektromotor der Verstelleinrichtung angesteuert werden und somit die Stelleinheit verstellt werden kann.

Vorteilhafterweise sieht das Verfahren weiter vor, dass von der Steuereinheit der Lenksäule eine Verstellanforderung empfangen wird, wobei bei Empfang der Verstellanforderung das erste Signal erzeugt wird. Vorteilhafterweise wird weiter von der Steuereinheit ein Freigabesignal von einer Fahrereingabe oder einer Kraftfahrzeugsteuerung empfangen, wobei bei Empfang des Freigabesignals das zweite Signal erzeugt wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Verstellanforderung bei einem Übergang von einem manuellen Fährbetrieb zu einem autonomen Fährbetrieb von der zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs gesendet wird, wobei die Verstellanforderung in diesem Beispiel insbesondere ein Verstellen der Lenksäule von einer Bedienposition in eine Verstauposition vorsieht. Damit der Verstellvorgang von der Bedienposition in die Verstauposition aber tatsächlich durchgeführt wird, muss vorteilhafterweise das Freigabesignal empfangen worden sein und das zweite Signal anliegen. Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Fahrer aufgefordert wird zu bestätigen, dass der Verstellvorgang durchgeführt wird. Die Bestätigung des Fahrers erfolgt dabei vorteilhafterweise durch Betätigen eines Eingabeelements, wobei bei Betätigen des Eingabeelements die Steuereinheit der Lenksäule das Freigabesignal empfängt und das zweite Signal erzeugt. Sollte ein Bestätigen durch den Fahrer ausbleiben, wird die Stelleinheit vorteilhafterweise nicht verstellt. Als vorteilhafte Alternative, die insbesondere auch zusätzlich eingesetzt werden kann, ist vorgesehen, dass von der zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs, insbesondere durch Auswerten wenigstens eines Sensorsignals, bestätigt wird, dass der Übergang von dem manuellen Fährbetrieb in den autonomen Fährbetrieb erfolgt ist, und bei erfolgter Bestätigung das Freigabesignal erzeugt wird. Der Empfang des Freigabesignals führt dann wiederum dazu, dass die Steuereinheit das zweite Signal erzeugt und der Verstellvorgang durchgeführt werden kann. Sollte die Bestätigung ausbleiben, so empfängt die Steuereinheit kein Freigabesignal und ein Verstellvorgang wird vorteilhafterweise nicht durchgeführt.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren (Fig.: Figur) dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für ein Lenksystem mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lenksäule; Fig. 2 in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Lenksäule;

Fig. 3 in einer weiteren vereinfachten perspektivischen Darstellung das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2;

Fig. 4 in einer stark vereinfachten schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine verbaute, erfindungsgemäß ausgebildete Lenksäule mit einer Lenkhandhabe in einer Verstauposition (Fig. 4a) und in einer Bedienposition (Fig. 4b);

Fig. 5 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Steuereinheit einer Lenksäule, die einen an ein Bordstromnetz angeschlossenen Elektromotor ansteuert; und

Fig. 6 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Steuereinheit einer Lenksäule, die einen an ein Bordstromnetz angeschlossenen Elektromotor ansteuert.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile in der Regel mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher mitunter auch jeweils nur im Zusammenhang mit einer der Figuren erläutert.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Lenksystem 10 gezeigt, welches beispielhaft als Steer-by-Wire-Lenkung ausgebildet ist. Das Lenksystem 10 umfasst eine Lenksäule 1 mit einer Stelleinheit 2, an welcher ein Lenkrad als Lenkhandhabe 20 angeordnet ist. Weiter umfasst die Lenksäule 1 eine Trageinheit 4, von der die Stelleinheit 2 verstellbar gehalten ist. An einer Lenkwelle der Stelleinheit 2 ist ein nicht dargestellter Drehwinkelsensor angebracht, welcher ein durch Drehen der Lenkhandhabe 20 aufgebrachtes Fahrerlenkmoment erfasst. Des Weiteren ist an der Lenkwelle ein Feedback-Aktuator 25 angeordnet, welcher dazu dient, die Rückwirkungen von der Fahrbahn 70 auf die Lenkhandhabe 20 zu übertragen und somit dem Fahrer eine Rückmeldung über das Lenk- und Fahrverhalten des Fahrzeugs zu geben. Der Fahrerlenkwunsch wird über den vom Drehwinkelsensor gemessenen Drehwinkel der Lenkwelle über Signalleitungen an eine in Fig. 1 nicht explizit dargestellte Steuereinheit übertragen. Diese Steuereinheit steuert in Abhängigkeit des Signals vom Drehwinkelsensor sowie weiteren Eingangsgrößen, insbesondere der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Gierrate, einen elektrischen Lenksteiler 26, auch Lenkungsaktuator genannt, an. Der Lenksteiler 26 steuert dabei die Stellung der gelenkten Räder 27. Der Lenksteiler 26 bewirkt mittels eines Gewindetriebes 28 eine axiale Verlagerung einer Zahnstange. Die gelenkten Räder 27 sind über Spurstangen 29 mit der Zahnstange verbunden.

Ein Ausführungsbeispiel einer Lenksäule 1 für ein solches Lenksystem 10 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 und Fig. 3 näher erläutert.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß ausgebildete Lenksäule 1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht von oben links schräg auf das hintere Ende, bezogen auf die Fahrtrichtung eines nicht dargestellten Fahrzeugs, wo ein hier nicht dargestelltes Lenkrad im Bedienungsbereich gehalten wird. Fig. 3 zeigt die Lenksäule 1 in einer Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, also von oben rechts gesehen.

Die Lenksäule 1 umfasst eine Stelleinheit 2, wobei an einer Lenkwelle 37 der Stelleinheit 2 eine Lenkhandhabe anordbar ist. Die Stelleinheit 2 ist von einer T rageinheit 4 verstellbar gehalten. Zum Verstellen der Stelleinheit 2 gegenüber der Trageinheit 4 umfasst die Lenksäule eine Verstelleinrichtung 7, welche in diesem Ausführungsbeispiel zwei Verstelleinheiten 5, 6 mit jeweils einem Elektromotor 55, 65 umfasst.

Weiter umfasst die Lenksäule 1 in diesem Ausführungsbeispiel eine Manteleinheit 3, die ein Außenmantelrohr 31, ein Zwischenmantelrohr 32 und ein Innenmantelrohr 33 aufweist. Die Mantelrohre 31, 32 und 33 sind axial, in Achsrichtung einer Längsachse L, koaxial ineinander teleskopierend verstellbar angeordnet, wie mit einem Doppelpfeil angedeutet.

An dem Außenmantelrohr 31 ist am hinteren Ende ein Anschlag 34 angebracht, der am offenen Ende nach innen in den Zwischenraum zwischen Außenmantelrohr 31 und Zwischenmantelrohr 32 vorsteht. Beim Herausfahren schlägt das Zwischenmantelrohr 32 axial gegen den Anschlag 34 an, und ist gegen eine Trennung vom Außenmantelrohr 31 gesichert. Am hinteren Ende des Zwischenmantelrohrs 32 ist ein nach innen in den Zwischenraum zwischen Zwischenmantelrohr 32 und Innenmantelrohr 33 vorstehender Anschlag 35 angebracht, der das Innenmantelrohr 33 gegen Herausziehen aus dem Zwischenmantelrohr 32 sichert. In der Manteleinheit 3 ist um die Längsachse L drehbar eine Lenkspindel 37 gelagert, die an ihrem hinteren Ende einen Anschlussabschnitt 38 zur Anbringung einer in Fig. 2 und Fig. 3 nicht dargestellten Lenkhandhabe aufweist. Die Lenkspindel 37 ist, wie die Manteleinheit 3, ebenfalls in Längsrichtung teleskopierbar ausgebildet. Die Stelleinheit 2 der Lenksäule 1 umfasst das Innenmantelrohr 33 samt der darin gelagerten Lenkspindel 37. Diese Stelleinheit 2 ist zur Realisierung einer Längsverstellung relativ zur Manteleinheit 3 in dem Außenmantelrohr 31 in Richtung der Längsachse L teleskopartig verschiebbar aufgenommen, um die mit der Lenkspindel 37 verbindbare Lenkhandhabe relativ zur Trageinheit 4 in Längsrichtung vor und zurück positionieren zu können, wie mit dem Doppelpfeil parallel zur Längsachse L angedeutet.

Die Manteleinheit 3 ist in einer zweiteiligen Trageinheit 4 gehalten, welche Befestigungsmittel 41 zur Anbringung an einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie aufweist.

Die Manteleinheit 3 ist in ihrem vorderen Bereich um eine guer zur Längsachse L liegende, schematisch dargestellte horizontale Schwenkachse S verschwenkbar relativ zur Fahrzeugkarosserie gelagert. Hierzu ist ein nicht dargestelltes Schwenklager in der Trageinheit 4 oder zwischen dieser Trageinheit 4 und der Fahrzeugkarosserie angeordnet. Im hinteren Bereich ist die Manteleinheit 3 über einen Stellhebel 42 mit der Trageinheit 2 verbunden. Durch eine Drehbewegung des Stellhebels 42 mittels der Verstelleinheit 6 der Verstelleinrichtung 7 der Lenksäule 1, wie in Fig. 3 gezeigt, kann die Manteleinheit 3 zusammen mit der Stelleinheit 2 relativ zur Trageinheit 4 um die im Einbauzustand waagerecht liegende Schwenkachse S verstellt, insbesondere verschwenkt, werden, wodurch insbesondere eine Verstellung einer an dem Befestigungsabschnitt 38 anbringbaren Lenkhandhabe in Höhenrichtung H vorgenommen werden kann, was mit dem Doppelpfeil angedeutet ist.

Die weitere Verstelleinheit 5 der Verstelleinrichtung 7 der Lenksäule 1 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, insbesondere zur Längsverstellung der Stelleinheit 2 relativ zur Manteleinheit 3 in Richtung der Längsachse L ausgebildet. Die weitere Verstelleinheit 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Spindeltrieb mit einer Spindelmutter 51 mit einem sich längs einer Spindelachse G erstreckenden Innengewinde 74 auf, in die eine Gewindespindel 52 eingreift, also mit ihrem Außengewinde in das korrespondierende Innengewinde 74 der Spindelmutter 51 eingeschraubt ist. Die Gewindespindelachse der Gewindespindel 52 ist in diesem Ausführungsbeispiel identisch mit der Spindelachse G und verläuft im Wesentlichen parallel zur Längsachse L. Die Spindelmutter 51 ist um die Spindelachse G drehbar in einem Lagergehäuse 53 gelagert, welches fest mit dem Außenmantelrohr 31 der Manteleinheit 4 verbunden ist. In Richtung der Spindelachse G ist die Spindelmutter 51 axial über das Lagergehäuse 53 an der Manteleinheit 4 abgestützt. Die Verstelleinheit 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel entsprechend ein sogenannter Tauchspindelantrieb.

Die Gewindespindel 52 ist an ihrem freien Ende an einem Arm 36 drehfest und axial fest abgestützt mit dem Innenmantelrohr 33 verbunden, und die Spindelmutter 51 stützt sich über die Antriebseinheit 53 axial, d.h. in der Längsrichtung, an dem Außenmantelrohr 31 ab. Die Längsrichtung entspricht der Richtung der Längsachse L. Durch eine relative Drehung mittels des Elektromotors 55 der Verstelleinrichtung 7 werden die Gewindespindel 52 und die Spindelmutter 51 je nach Drehrichtung zusammen oder auseinander bewegt, wodurch das Innenmantelrohr 33 axial in das Zwischenmantelrohr 32, und dieses in das Außenmantelrohr 31 eingefahren oder ausgefahren wird, wie mit dem Doppelpfeil angedeutet. Dadurch kann ein an dem Anschlussabschnitt 38 anbringbares Lenkrad nach vorn in eine Verstauposition 200 gebracht werden, wie in Fig. 4a skizziert, oder in eine Bedienposition 204, 205, 206 im Bedienbereich, wie in Fig. 4b skizziert. In der Verstauposition 200 sind das Innenmantelrohr 33 und das Zwischenmantelrohr 32 in das Außenmantelrohr 31 eingefahren, d.h. nach vorn versenkt. In der Bedienposition 204, 205, 206 sind die Mantelrohre 31, 32 und 33 teleskopierend auseinander ausgefahren.

In Fig. 3, welche eine perspektivische Ansicht der Lenksäule 1 von der in Fig. 2 hinten liegenden Seite zeigt, ist erkennbar, wie die Verstelleinheit 6 der Verstelleinrichtung 7 zur Verstellung in Höhenrichtung H an der Lenksäule 1 angebracht ist. Diese Verstelleinheit 6 ist im Prinzip gleichwirkend wie die weitere Verstelleinheit 5 der Verstelleinrichtung 7 aufgebaut. Die Verstelleinheit 6 umfasst ebenfalls eine Spindelmutter 61, in deren Innengewinde längs einer Spindelachse G eine Gewindespindel 62 eingreift. Die Gewindespindel 62 ist in einem Lagergehäuse 63, welches an der Manteleinheit 3 befestigt ist, drehbar um die Achse G gelagert und axial, in Richtung der Achse G, an der Manteleinheit 3 abgestützt, und von einem Elektromotor 65 wahlweise in beide Rotationsrichtungen um die Achse G drehend antreibbar.

Die Verstelleinheiten 5, 6 der Lenksäule 1 sind in der dargestellten Ausführung sogenannte Tauchspindelantriebe. Alternativ kann insbesondere auch ein Rotationsspindelantrieb ausgebildet sein, bei dem die Spindelmutter 51 bezüglich Rotation an der Lenksäule 1 gehalten ist und die Gewindespindel 52 von dem Motor 55 drehend antreibbar ist. Die Verstelleinheit 6 greift am Ende des zweiarmigen Stellhebels 42 an, der um ein Schwenklager 43 drehbar an der Trageinheit 4 gelagert ist, und dessen anderer Arm mit dem anderen Ende in einem weiteren Schwenklager 44 mit der Manteleinheit 3 verbunden ist.

Zur Ansteuerung der Elektromotoren 55, 65 der Verstelleinrichtung 7 umfasst die Lenksäule 1 eine Steuereinheit 8, die in Fig. 2 und Fig. 3 lediglich symbolisch dargestellt ist. Über in Fig. 2 und Fig. 3 ebenfalls lediglich symbolisch dargestellte Leitungen ZI, Z2 ist die Steuereinheit 8 dabei mit den Elektromotoren 55, 65 verschaltet. Die Steuereinheit 8 ist dabei dazu ausgebildet, zur Ansteuerung der Elektromotoren ein erstes Signal S1 und unabhängig davon ein zweites Signal S2 zu erzeugen. Die Steuereinheit 8 umfasst eine erste Schalteinheit 12 und eine zweite Schalteinheit 13, wobei die erste Schalteinheit 12 durch ein Anliegen des ersten Signals S1 geschaltet wird und die zweite Schalteinheit 13 durch ein Anliegen des zweiten Signals S2 geschaltet wird. Ein Ansteuern der Elektromotoren 55, 65 erfordert dabei ein Anliegen des ersten Signals S1 und ein Anliegen des zweiten Signals S2. Weitere Details zu einer möglichen Ausgestaltung der Steuereinheit 8 werden unter Bezugnahme auf Fig. 5 und Fig. 6 erläutert.

Die Lenksäule 1 umfasst weiter eine Schnittstelle 9, welche in Fig. 2 und Fig. 3 ebenfalls lediglich symbolisch dargestellt ist. Über die Schnittstelle 9 kann die Lenksäule an ein Bordstromnetz eines Kraftfahrzeugs angeschlossen werden, insbesondere um die zum Verstellen der Elektromotoren 55, 65 benötigte elektrische Energie bereitzustellen. Weiter kann die Lenksäule 1 über die Schnittstelle 9 an eine zentrale Steuereinheit des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden. Auf diese Weise kann die Steuereinheit 8 der Lenksäule vorteilhafterweise mit der zentralen Steuereinheit Daten austauschen. Insbesondere kann der Steuereinheit 8 über die Schnittstelle 9 mitgeteilt werden, dass sich das Kraftfahrzeug in einem autonomen Fährbetrieb befindet, was eine Voraussetzung für ein Verstellen der Stelleinheit 2 von einer Betriebsposition 204, 205, 206 in eine Verstauposition 200 sein kann.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4a und Fig. 4b wird eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weiter erläutert, insbesondere ein erfindungsgemäß vorgesehenes Betreiben einer Lenksäule 1. Fig. 4a und Fig. 4b zeigen dabei jeweils stark vereinfacht einen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 48, welches eine erfindungsgemäß ausgebildete Lenksäule 1 umfasst, insbesondere eine Lenksäule wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 und Fig. 3 erläutert. An einer Stelleinheit 2 der Lenksäule 1 ist dabei ein Lenkrad als Lenkhandhabe 20 angeordnet. In Fig. 4a ist die Lenkhandhabe 20 dabei in einer Verstauposition 200 angeordnet, welche einem Fahrer einen maximalen Bewegungsfreiraum ermöglicht. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Verstauposition 200 in einem autonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs 48 eingenommen werden kann, in welchem keine Lenkeingriffe durch den Fahrer erforderlich sind.

In Fig. 4b ist die Lenkhandhabe 20 dagegen in einer Bedienposition 204, 205, 206 angeordnet, in welcher ein Fahrer das Kraftfahrzeug 48 manuell über die Lenkhandhabe 20 lenken kann. Die Bedienposition 204, 205, 206 ist dabei vorzugsweise für jeden Fahrer individuell vorgegeben beziehungsweise von einem Fahrer vor erstmaliger Nutzung des Fahrzeugs voreingestellt, wobei die tatsächliche Bedienposition 204, 205, 206 insbesondere von der Größe des Fahrers sowie von persönlichen Vorlieben des Fahrers abhängt. Das heißt, die Bedienposition ist insbesondere keine absolute Position, sondern befindet sich in einem Bedienbereich, der insbesondere zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position liegen kann, beispielsweise beliebig zwischen der Bedienposition 204 und der Bedienposition 206.

Zum Verstellen der Stelleinheit 2 von einer Bedienposition 204, 205, 206 in eine Verstauposition 200 mittels einer Verstelleinrichtung 7 der Lenksäule 1 (in Fig. 4a und Fig. 4b nicht explizit dargestellt) ist es erforderlich, dass eine Steuereinheit 8 der Lenksäule 1 einen Motor der Verstelleinrichtung 7 ansteuert. Dazu ist vorgesehen, dass die Steuereinheit ein erstes Signal S1 und ein zweites Signal S2 erzeugt, insbesondere mittels einer entsprechend dafür ausgebildeten Logikeinheit. Das erste Signal S1 wird dabei an einer erste Schalteinheit 12 angelegt und das zweite Signal S2 wird an eine zweite Schalteinheit 13 angelegt. Der Motor der Verstelleinrichtung 7 verstellt die Stelleinheit 2 dabei dann, wenn das erste Signal S1 an der ersten Schalteinheit 12 anliegt und gleichzeitig das zweite Signal S2 an der zweiten Schalteinheit S2 anliegt.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs 48 eine Verstellanforderung senden kann, um die Lenkhandhabe 20 von der Bedienposition 204, 205, 206 in die Verstauposition 200 zu verbringen. Das Senden der Verstellanforderung kann beispielsweise durch das Drücken des Schalters 14 erfolgen. Die Verstellanforderung wird dann von der Steuereinheit 8 empfangen, wobei bei Empfang der Verstellanforderung das erste Signal S1 erzeugt wird. Die Verstellanforderung kann insbesondere auch von der zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs 48 empfangen werden. Seitens der zentralen Steuereinheit wird dabei geprüft, ob ein Zustand vorliegt, der das Erteilen einer Freigabe erlaubt. Ein solcher Zustand ist insbesondere ein autonomer Fährbetrieb, bei dem keine Unregelmäßigkeit erfasst wurde. Liegt ein solcher Zustand vor, so sendet die zentrale Steuereinheit ein Freigabesignal an die Steuereinheit 8 der Lenksäule 1. Das Freigabesignal wird von der Steuereinheit 8 empfangen, wobei bei Empfang des Freigabesignals das zweite Signal S2 erzeugt wird. Somit liegen zeitgleich das erstes Signal S1 und das zweite Signal S2 an und der Motor der Verstelleinrichtung 7 der Lenksäule 1 wird von der Steuereinheit 8 derart angesteuert, dass die Stelleinheit 2 und damit die Lenkhandhabe 20 von der Bedienposition 204, 205, 206 in die Verstauposition 200 verbracht wird. Würde allerdings von der zentralen Steuereinheit festgestellt, dass kein autonomer Fährbetrieb vorliegt, oder dass ein autonomer Fährbetrieb aufgrund einer Gefahrensituation beendet werden muss, so wird kein Freigabesignal an die Steuereinheit 8 der Lenksäule 1 gesendet und das zweite Signal S2 wird nicht erzeugt. Trotz des Anforderungssignals erfolgt daher in einem solchen Fall keine Ansteuerung des Motors der Verstelleinrichtung 7 und die Stelleinheit 2 und damit auch die Lenkhandhabe 20 verbleiben in der Bedienposition 204, 205, 206.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für eine Steuereinheit 8 einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lenksäule wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert. Insbesondere kann eine derart ausgebildete Steuereinheit 8 für eine Lenksäule 1, wie im Zusammenhang mit Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4a und Fig. 4b erläutert, vorgesehen sein. Fig. 5 zeigt dabei schematisch die Steuereinheit 8, die insbesondere als ECU (ECU: Electronic Control Unit) der Lenksäule ausgebildet ist. Die Steuereinheit 8 umfasst eine erste Schalteinheit 12 und eine zweite Schalteinheit 13 sowie eine Logikeinheit 81. Die Logikeinheit 81 ist dabei für das Schalten der ersten Schalteinheit 12 und der zweiten Schalteinheit 13 ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Schalteinheit 12 ein Wechselrichter ist. Weiter ist insbesondere vorgesehen, dass die zweite Schalteinheit 13 ein Feldeffekttransistor ist, vorzugsweise ein selbstsperrender MOSFET.

Der Elektromotor 55 einer Verstelleinrichtung einer Lenksäule ist dabei über die erste Schalteinheit 12 und die zweite Schalteinheit 13 an das Bordstromnetz 87 eines Kraftfahrzeugs angeschlossen. Der Elektromotor 55, die erste Schalteinheit 12 und die zweite Schalteinheit 13 sind dabei elektrisch in Reihe mit einer Spannungsguelle des Bordstromnetzes 87 geschaltet.

Zum Schalten der ersten Schalteinheit 12 muss von der Logikeinheit 81 ein erstes Signal S1 erzeugt werden, und zum Schalten der zweiten Schalteinheit 13 muss von der Logikeinheit 81 ein zweites Signal S2 erzeugt werden. Dabei ist in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass sowohl durch die erste Schalteinheit 12 als auch durch die zweite Schalteinheit 13 die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Spannungsquelle des Bordstromnetzes 87 und dem Elektromotor 55 unterbrochen ist, wenn weder das erste Signal S1 an der ersten Schalteinheit 12 anliegt noch das zweite Signal S2 an der zweiten Schalteinheit 13 anliegt. Damit der Elektromotor 55 zum Verstellen einer Stelleinheit der Lenksäule und damit auch zum Verstellen der Lenkhandhabe angesteuert werden kann, muss also sowohl das erste Signal S1 an der ersten Schalteinheit 12 anliegen als auch das zweite Signal S2 an der zweiten Schalteinheit 13 anliegen und damit ein Motoransteuerungssignal SM erzeugt werden. Das erste Signal S1 wird dabei von der Logikeinheit 81 unabhängig von dem zweiten Signal S2 erzeugt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass bei einem Wechsel von einem manuellen Fahrmodus eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Lenkhandhabe in einer Bedienposition ist, zu einem autonomen Fahrmodus, bei dem die Lenkhandhabe in einer Verstauposition sein kann, automatisch von der Logikeinheit 81 das erste Signal S1 erzeugt wird. Bedingung für das Erzeugen des zweiten Signals S2 kann dann insbesondere sein, dass das erste Signal S1 erzeugt wurde und zusätzlich ein Bestätigungssignal von der Logikeinheit 81 empfangen wird, dass das Kraftfahrzeug in dem autonomen Fahrmodus ist. Beispielsweise kann mittels eines AND-Gatters, dem das erste Signal S1 und das Bestätigungssignal zugeführt werden, das zweite Signal S2 erzeugt werden.

Fig. 6 zeigt eine Ausgestaltungsvariante zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5. Dabei ist bei der Ausgestaltungsvariante gemäß Fig. 6 vorgesehen, dass die Steuereinheit 8 zusätzlich eine Diagnoseeinheit 82 umfasst, die insbesondere als Teil der Logikeinheit 81 ausgebildet sein kann. Dabei ist vorgesehen, dass das zweite Signal S2 von der Diagnoseeinheit 82 gesteuert wird, wobei das zweite Signal S2 im Normalfall immer anliegt. Die Diagnoseeinheit 82 überwacht dabei, ob in Bezug auf das Ansteuern des Elektromotors 55 ein Fehler auftritt. Ein solcher Fehler kann beispielsweise ein Befehl zum Verbringen der Lenkhandhabe in eine Verstauposition sein, um einen einfachen Zustieg zum Fahrersitz zu ermöglichen, also eine sogenannte Easy-Entry- Funktion, obwohl das Kraftfahrzeug fährt. In einem solchen Fehlerfall unterbricht die Diagnoseeinheit 82 das zweite Signal S2, sodass die elektrisch leitende Verbindung zwischen Bordstromnetz 87 und Elektromotor 55 unterbrochen wird und die Lenkhandhabe nicht in die Verstauposition verbracht wird. Zur Diagnose kann vorgesehen sein, die zweite Schalteinheit 13 kurzzeitig durchzuschalten. Die Diagnose besteht in diesem Fall insbesondere aus zumindest einer- Strom und/oder einer Spannungsmessung von zumindest dem an der ersten Schalteinheit 12 anliegenden ersten Signal S1 und/oder dem an der zweiten Schalteinheit 13 anliegenden zweiten Signal S2. Die in den Figuren dargestellten und im Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.

Bezugszeichenliste

1 Lenksäule

2 Stelleinheit

3 Manteleinheit

31 Außenmantelrohr

32 Zwischenmantelrohr

33 Innenmantelrohr

34, 35 Anschlag

36 Arm

37 Lenkspindel

38 Anschlussabschnitt

4 Trageinheit

41 Befestigungsmittel

42 Stellhebel

43, 44 Schwenklager

48 Kraftfahrzeug

5, 6 Verstelleinheit

51. 61 Spindelmutter

52. 62 Gewindespindel

53. 63 Lagergehäuse

542 Befestigungsbolzen

55, 65 Elektromotor

7 Verstelleinrichtung

8 Steuereinheit

81 Logikeinheit

82 Diagnoseeinheit

87 Bordstromnetz

89 Spannungsguelle

9 Schnittstelle

91 Schnittstelle zum Anschluss an ein Bordstromnetz

92 Schnittstelle zum Anschluss an eine zentrale Steuereinheit eines

Kraftfahrzeugs

10 Lenksystem

12 erste Schalteinheit 13 zweite Schalteinheit

20 Lenkhandhabe

25 Feedback-Aktuator

26 Lenksteiler 27 Rad

28 Gewindetrieb

29 Spurstange

70 Boden

74 Innengewinde L Längsachse

S Schwenkachse

G Spindelachse (Gewindespindelachse)

S1 erstes Signal

S2 zweites Signal SM, SMI, SM2 Motoransteuersignal

ZI, Z2 Leitung