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Title:
METHOD FOR OPERATING A MOTOR-ADJUSTABLE STEERING COLUMN AND MOTOR-ADJUSTABLE STEERING COLUMN FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/008950
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating a motor-adjustable steering column (1) for a motor vehicle, comprising a supporting unit (2) and an actuation unit (3), which is supported by the supporting unit (2) and in which a steering spindle (33) is rotatably mounted and which can be adjusted relative to the supporting unit (2) by means of at least one adjustment drive (5, 6), the adjustment drive (5, 6) being controlled by means of a control unit (10) and an adjustment speed (9) brought about by the adjustment drive (5, 6) being determined on the basis of measurement data of a sensor (8), the control unit (10) controlling the adjustment drive (5, 6) in a control loop on the basis of a control deviation between a specifiable speed profile and the determined adjustment speed (9). The invention also relates to a motor-adjustable steering column (1) designed for implementation of the method.

Inventors:
VITALIS DANIEL (HU)
WILLI ANDREAS (AT)
Application Number:
PCT/EP2020/069164
Publication Date:
January 21, 2021
Filing Date:
July 08, 2020
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP PRESTA AG (LI)
THYSSENKRUPP AG (DE)
International Classes:
B62D1/181
Foreign References:
DE102004010805A12005-09-22
JPH1170880A1999-03-16
JP2000289626A2000-10-17
EP1927526A12008-06-04
US7597357B22009-10-06
EP1927526A12008-06-04
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer motorisch verstellbaren Lenksäule (1) für ein Kraftfahr zeug, mit einer Trageinheit (2) und einer von der Trageinheit (2) getragenen Stellein heit (3), in der eine Lenkspindel (33) drehbar gelagert ist, und die gegenüber der Tra geinheit (2) mittels mindestens eines Verstellantriebs (5, 6) verstellbar ist, wobei der Verstellantrieb (5, 6) durch eine Steuereinheit (10) angesteuert wird und auf Grundlage von Messdaten eines Sensors (8) eine durch den Verstellantrieb (5, 6) bewirkte Ver stellgeschwindigkeit (9) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerein heit (10) den Verstellantrieb (5, 6) in einem Regelkreis (7) auf Basis einer Regelabwei chung (13) zwischen einem vorgebbaren Geschwindigkeitsprofil (11) und der bestimm ten Verstellgeschwindigkeit (9) regelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Geschwindig

keitsprofil (11) während der Verstellung einer Konstantgeschwindigkeit des Verstellan triebs (5, 6) entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während der Verstellung wiederholt die Position der verstellbaren Lenksäule (1) bestimmt wird und das Ge schwindigkeitsprofil (11) des Verstellantriebs (5, 6) anhand einer positionsabhängigen Geschwindigkeitskennlinie vorgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die positionsabhängige Geschwindigkeitskennlinie eine im Wesentlichen konstante Verstellgeschwindigkeit (9) der Stelleinheit (3) gegenüber der Trageinheit (2) codiert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschwindigkeitsprofil (11) zu Beginn der Verstellung eine Anfahrrampe und am Ende der Verstellung eine Stopprampe aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit (12) vorgesehen ist, die während der Verstellung mindestens eine Stellgröße (13, 166) des Regelkreises (7) auswertet zur Identifikation von Inkonstanzen in der Regelstrecke des Regelkreises (7).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Lenk säule (1) auf Grundlage der identifizierten Inkonstanzen in der Regelstrecke bestimmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteein heit (12) eine Schwellwertüberwachung der zumindest einen Stellgröße (13, 166) durchführt und bei Überschreiten des Schwellwertes eine Abschaltung des Verstellan- triebs (5, 6) bewirkt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellgeschwindigkeit (9) aus der Drehzahl einer von dem Verstellantrieb (5, 6) ange triebenen Welle bestimmt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Drehzahl ein oder mehrere in Umfangsrichtung um die Welle verteilt angeordnete Sen soreinheiten vorgesehen sind, die jeweils ein gepulstes Sensorsignal (14) ausgeben, und die Drehzahl jeweils anhand einer Periodendauer desjenigen Sensorsignals be- stimmt wird, bei dem zuletzt ein Puls registriert wurde.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Geschwindigkeitsprofil (11) mit einer oder mehreren Störfrequenzen im hörbaren Fre quenzbereich beaufschlagt vorgegeben wird.

12. Motorisch verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einer Trageinheit (2), einer von der Trageinheit (2) getragenen Stelleinheit (3), in der eine Lenkspindel (33) der Lenksäule (1) drehbar gelagert ist und die gegenüber der Trageinheit (2) mittels min destens eines Verstellantriebs (5, 6) verstellbar ist, einer Steuereinheit (10) zur An steuerung des Verstellantriebs (5, 6) und mit einem Sensor (8) zur Bestimmung einer Verstellgeschwindigkeit (9) der Stelleinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellantrieb (5, 6), der Sensor (8) und die Steuereinheit (10) in einen Regelkreis (7) eingebunden sind zur Regelung des Verstellantriebs (5, 6) basierend auf einer Regel abweichung (13) zwischen einem vorgebbaren Geschwindigkeitsprofil (11) und der be stimmten Verstellgeschwindigkeit (9).

13. Motorisch verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenksäule zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.

Description:
Verfahren zum Betreiben einer motorisch verstellbaren Lenksäule und motorisch verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer motorisch verstellbaren Lenksäule nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine motorisch verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Motorisch verstellbaren Lenksäulen umfassen eine Trageinheit und eine von der Trageinheit getragene Stelleinheit, in der eine Lenkspindel drehbar gelagert ist, und die gegenüber der Trageinheit mittels mindestens eines Verstellantriebs verstellbar ist, wobei die Verstellung in einer Längsrichtung und/oder in der Höherichtung erfolgen kann. Der Verstellantrieb kann selbsthemmend ausgebildet sein, so dass die Lenksäule in der eingestellten Position fixiert bleibt. Der Verstellantrieb umfasst einen Elektromotor, der mit einem Spindeltrieb wirkver bunden ist, so dass dieser die rotatorische Bewegung der Rotorwelle des Elektromotors in eine translatorische Bewegung überführt und dies zu einer Verstellung der Stelleinheit ge genüber der Trageinheit führt. Die Ansteuerung des Elektromotors von elektrisch verstellba ren Lenksäulen erfolgt mittels einer ECU über Halbleiterleiterschalter. Durch das Motorde sign oder durch die Ansteuerung mittels ECU wird die Verstellgeschwindigkeit über den Ver stellweg vorgegeben.

Die verwendeten Elektromotoren werden üblicherweise mit Drehzahlen betrieben, die eine Geräuschentwicklung im hörbaren Frequenzbereich verursachen. Die Verstellgeschwindig keit und damit auch die Geräuschentwicklung unterliegt dabei periodischen Frequenzmodu lationen, die beispielsweise durch Toleranzabweichungen der im Antriebsstrang des Verstel lantriebs verwendeten Bauteile und anderen äußeren Einflüssen verursacht werden. Bereits eine Frequenzmodulation von 2-3 % wird von Kraftfahrzeuginsassen als störend empfunden und hinterlässt einen akustischen Eindruck, der auf eine unzureichende Fertigungsqualität schließen lässt.

Aus EP 1 927 526 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer elektrisch verstellbaren Lenk säule bekannt, bei dem eine Geschwindigkeitssteuereinheit einen Geschwindigkeitssteuer befehl zur Positionseinstellung der Lenksäule ausgibt. Ein Optimalwertsteuerungsmodul be stimmt auf Basis des Geschwindigkeitssteuerbefehls und einer festgelegten Übertragungs funktion einen Momentensteuerbefehl, mit welchem die Zielgeschwindigkeit erreicht wird. Ferner ist eine Störlast-Schätzeinrichtung vorgesehen, welche eine Störungslast aus einer Abweichung zwischen einem Lastmoment und dem Momentensteuerbefehl bestimmt, mit welcher die Ausgabeseite des Optimalwertsteuerungsmoduls zusätzlich beaufschlagt wird.

EP 1 927 526 A1 beschreibt somit eine Steuerung der Verstellgeschwindigkeit mit einer Stör- größenaufschaltung auf Basis einer geschätzten Störungslast. Nachteilig an diesem Verfah ren ist die aufwendige Struktur der Steuerung und die daraus resultierende Trägheit der Steuerung. Durch die vorbekannte Steuerung kann zwar eine verringerte Abhängigkeit der Verstellgeschwindigkeit von einer Anzahl externer Parameter, wie der Versorgungsspan nung, der Reibung, der Temperatur oder des Gewichts erreicht werden. Aufgrund der Träg heit der Steuerung ist es aber insbesondere nicht möglich, den zuvor beschriebenen Fre quenzmodulationen des Verstellantriebs entgegenzuwirken.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer mo torisch verstellbaren Lenksäule und eine motorisch verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahr zeug mit einem verbesserten akustischen Eindruck während der Verstellung der Lenksäule anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer motorisch verstellbaren Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine motorisch verstellbare Lenk säule mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Hierdurch wird ein Verfahren zum Betreiben einer motorisch verstellbaren Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einer Trageinheit und einer von der Trageinheit getragenen Stelleinheit, in der eine Lenkspindel drehbar gelagert ist und die gegenüber der Trageinheit mittels mindestens eines Verstellantriebs längs und/oder höhenverstellbar ist, geschaffen, bei dem der Verstellantrieb durch eine Steuereinheit angesteuert wird und auf Grundlage von

Messdaten eines Sensors eine durch den Verstellantrieb bewirkte Verstellgeschwindigkeit bestimmt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ferner vorgesehen, dass die Steuereinheit den Verstellantrieb in einem Regelkreis auf Basis einer Regelabweichung zwischen einem vorgebbaren Geschwindigkeitsprofil und der bestimmten

Verstellgeschwindigkeit regelt.

Im Sinne der Erfindung ist unter dem Sensor zur Bestimmung der Verstellgeschwindigkeit eine Bestimmungseinheit zu verstehen, die auf eine beliebige Art und Weise die

Verstellgeschwindigkeit bestimmt bzw. ermittelt. Dies kann entweder direkt mittels einer Messung der Verstellgeschwindigkeit erfolgen oder indirekt, indem aus anderen ermittelten Werten die Verstellgeschwindigkeit berechnet wird oder auf deren Basis ein Rückschluss auf die Verstellgeschwindigkeit gezogen wird. Beispielsweise kann aus der Drehzahl des Elektromotors auf Grund des bekannten Übersetzungsverhältnisses des Spindeltriebs die Verstellgeschwindigkeit bestimmt werden.

Bevorzugt ist die Stelleinheit gegenüber der Trageinheit längs und/oder höhenverstellbar.

Durch die Regelung der Geschwindigkeit anhand der erfassten Verstellgeschwindigkeit als Eingangsgröße wird die Reaktionszeit der Steuereinheit auf sich verändernde äußere Bedingungen wesentlich verkürzt. Hierdurch wird es möglich, Inkonstanzen in der

Regelstrecke wie beispielsweise Ungleichförmigkeiten des Verstellantriebs oder des

Verstellsystems auszuregeln. Die Regelstrecke umfasst dabei zumindest eines der folgenden Teile: ein Führungssystem der Lenksäule, die Verbindung zum Lenkungsstrang und/oder den Verstellantrieb umfassend Verstellmotor und Getriebe.

Für die Regelung wird vorzugsweise ein PI und/oder ein PID Regler eingesetzt. Die

Regelparameter des Regelkreises können fest definiert sein. Alternativ können die

Regelparameter auch nachgeführt werden, beispielsweise mittels Streckenidentifikation.

Bevorzugt umfasst die motorisch verstellbare Lenksäule einen Elektromotor als

Verstellantrieb, wobei besonders bevorzugt jeweils ein Verstellantrieb für die Höhen- und für die Längsverstellung vorgesehen ist. Die Regelung wird bevorzugt für die Längs- und/oder Höhenverstellung angewendet, wobei diese Verstellung gleichzeitig und/oder sequentiell vollzogen wird. Die Ansteuerung des Elektromotors erfolgt bevorzugt mittels

Pulsweitenmodulation (PWM).

Vorzugsweise entspricht das Geschwindigkeitsprofil während der Verstellung einer Konstant geschwindigkeit des Verstellantriebs. Durch diese Wahl des Geschwindigkeitsprofils wird der akustische Eindruck der Lenksäule weiter verbessert, da nicht nur Frequenzmodulationen ausgeregelt werden, sondern auch die Grundfrequenz des Geräusches im Wesentlichen gleichbleibt.

Alternativ kann während der Verstellung wiederholt die Position der verstellbaren Lenksäule bestimmt werden und das Geschwindigkeitsprofil des Verstellantriebs anhand einer positi onsabhängigen Geschwindigkeitskennlinie vorgegeben werden. Wenn das Verstellsystem der motorisch verstellbaren Lenksäule, insbesondere für die Höhenverstellung, ein Hebelsys tem zur Übertragung der Verstellbewegung von dem Verstellantrieb auf die Stelleinheit um fasst, kann eine konstante Verstellgeschwindigkeit des Verstellantriebs in einer sich stetig verändernden Verstellgeschwindigkeit der Stelleinheit resultieren. Um den Komfort des Fahr zeugführers zu erhöhen, kann eine positionsabhängige Geschwindigkeitskennlinie verwen det werden, die die von dem Verstellsystem verursachte positionsabhängige Veränderung der Verstellgeschwindigkeit der Stelleinheit verringert. Insbesondere kann die positionsab hängige Geschwindigkeitskennlinie eine im Wesentlichen konstante Verstellgeschwindigkeit der Stelleinheit gegenüber der Trageinheit codieren. Unter einer im Wesentlichen konstanten Verstellgeschwindigkeit wird eine maximale Abweichung von ±5% einer gemittelten Verstell geschwindigkeit verstanden.

Das Geschwindigkeitsprofil weist vorzugsweise zu Beginn der Verstellung eine Anfahrrampe und am Ende der Verstellung eine Stopprampe auf. Durch ein sanftes Anfahr- und Stoppver halten können Belastungsspitzen und insbesondere auch Klappergeräusche im Verstellsys tem reduziert werden. Unter der Anfahrrampe ist eine Beschleunigung zu verstehen. Die An fahrrampe kann bevorzugt linear oder progressiv oder degressiv ausgebildet sein.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die wäh rend der Verstellung mindestens eine Stellgröße des Regelkreises auswertet zur Identifikati on von Inkonstanzen in der Regelstrecke des Regelkreises. Aus der Stellgröße des Regel kreises lassen sich Informationen über die Momentanbelastung des Verstellsystems ablei ten.

Besonders bevorzugt wird auf Grundlage der identifizierten Inkonstanzen in der Regelstrecke die Position der Lenksäule bestimmt. Beispielsweise ändert sich die erforderliche Stellgröße in Abhängigkeit von der Position der Lenksäule, insbesondere bei Einsatz eines Hebelsys tems zur Kraftübertragung des Verstellantriebs. Durch Auswertung der Stellgröße kann somit auf die Position der Lenksäule geschlossen werden. Die Auswertung kann vorzugsweise auch für eine Kollisions- oder eine Verschleißerkennung eingesetzt werden. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, die Ergebnisse der Auswertung an ein Bordsystem zu übermitteln. Die Stellgröße kann beispielsweise ein Spannungssollwert für den Verstellan trieb sein. Unter einer Kollision wird das ungewollte in Kontakt treten mit einem Fremdkörper, wie beispielsweise menschlichen Extremitäten, verstanden.

Die Auswerteeinheit kann darüber hinaus eine Schwellwertüberwachung der zumindest einen Stellgröße durchführen und bei Überschreiten des Schwellwertes eine Abschaltung des Verstellantriebs bewirken. Durch die Abschaltung des Verstellantriebs kann ein wirksa mer Einklemmschutz für den Fahrzeugführer sichergestellt werden.

Die Verstellgeschwindigkeit wird vorzugsweise aus der Drehzahl einer von dem Verstellan trieb angetriebenen Welle bestimmt. Insbesondere kann die Drehzahlerfassung unmittelbar an der Abtriebswelle des Verstellantriebs erfolgen. Alternativ kann die Verstellgeschwindig keit auch durch Erfassung der Bewegung der Stelleinheit bestimmt werden. Die Verstellge schwindigkeit kann aus der Erfassung einer Absolut- oder Relativposition abgeleitet werden. Als Sensor können beispielweise Magnetsensoren oder induktive Sensoren eingesetzt wer den.

Bevorzugt sind zur Bestimmung der Drehzahl ein oder mehrere in Umfangsrichtung um die Welle verteilt angeordnete Sensoreinheiten vorgesehen, die jeweils ein gepulstes Sensorsi gnal ausgeben, und die Drehzahl wird jeweils anhand einer Periodendauer desjenigen Sen sorsignals bestimmt, bei dem zuletzt ein Puls registriert wurde. Bei Verwendung mehrerer Sensoreinheiten wird eine besonders genaue Bestimmung der Geschwindigkeit ermöglicht. Die Verstellgeschwindigkeit wird mehrfach pro Umdrehung der Welle aktualisiert. Da jede Sensoreinheit zur unabhängigen Geschwindigkeitsmessung ausgebildet ist, ist die ermittelte Verstellgeschwindigkeit aber dennoch unabhängig von Positionierungstoleranzen der Sen soreinheiten zueinander.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Geschwindigkeitsprofil mit einer oder mehre ren Störfrequenzen im hörbaren Frequenzbereich beaufschlagt vorgegeben. Durch die be wusste Beaufschlagung des Geschwindigkeitsprofils mit einer oder mehreren Störfrequen zen im hörbaren Bereich kann auf die Geräuschentwicklung des Verstellantriebs Einfluss ge nommen werden. Durch dieses Sound-Design kann der akustische Eindruck des Verstellsys tems optimiert und den Fahrzeuginsassen ein besonders wertiger Eindruck vermittelt wer den. Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe gelöst durch eine motorisch verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einer Trageinheit und einer von der Trageinheit getragenen Stelleinheit. In der Stelleinheit ist eine Lenkspindel der Lenksäule drehbar gelagert und die Stelleinheit ist gegenüber der Trageinheit mittels mindestens eines Verstellantriebs verstellbar. Die Lenk säule umfasst ferner eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Verstellantriebs und einen Sen sor zur Bestimmung einer Verstellgeschwindigkeit der Stelleinheit. Der Verstellantrieb, der Sensor und die Steuereinheit sind in einen Regelkreis eingebunden zur Regelung des Ver stellantriebs basierend auf einer Regelabweichung zwischen einem vorgebbaren Geschwin digkeitsprofil und der bestimmten Verstellgeschwindigkeit. Die Lenksäule kann insbesondere dazu ausgebildet sein, das vorbeschriebene Verfahren auszuführen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entneh men.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen mo torisch verstellbaren Lenksäule,

Figur 2 zeigt schematisch eine weitere perspektivische Ansicht der erfindungsgemä ßen Lenksäule gemäß Figur 1 aus einem anderen Betrachtungswinkel,

Figur 3 zeigt schematisch den Aufbau der Steuereinheit der erfindungsgemäßen

Lenksäule nach Figur 1 und 2,

Figur 4 zeigt schematisch ein Blockschaltbild des Regelkreises der erfindungsgemä ßen Lenksäule nach Figur 1 und 2.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lenksäule 1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht von schräg oben links auf das hintere Ende, bezogen auf die Fahrtrichtung eines nicht dargestellten Fahrzeugs, wo ein hier nicht dargestelltes Lenkrad im Bedienungsbereich gehalten wird. Figur 2 zeigt die Lenksäule 1 in einer Ansicht von der gegenüberliegenden Seite, also von unten rechts gesehen. Die Lenksäule 1 umfasst eine Trageinheit 2, welche als Konsole ausgebildet ist, die Befesti gungsbohrungen 21 aufweist zur Anbringung an einer nicht dargestellten Fahrzeug-Karosse rie. Von der Trageinheit 2 wird eine Stelleinheit 3 unter Zwischenschaltung einer Mantelein heit 31 gehalten, die in der Manteleinheit 31 teleskopierbar angeordnet ist. Die Stelleinheit 3 umfasst ein Mantelrohr 32 und eine Lenkspindel 33, die um eine Längsachse L drehbar in dem Mantelrohr 32 gelagert. Am hinteren Ende der Lenkspindel 33 ist ein Befestigungsab schnitt 34 ausgebildet, an dem ein nicht dargestelltes Lenkrad anbringbar ist. Am vorderen Ende ist die Lenkspindel 33 mit einer Gabel eines Universalgelenks 35 drehmomentschlüs sig verbunden.

Die Stelleinheit 3 ist gegenüber der Trageinheit 2 mittels zweier Verstellantriebe 5, 6 längs und höhenverstellbar, wie durch die Doppelpfeile L und H angedeutet ist. Dazu ist der Ver stellantrieb 5 für die Längsverstellung über ein Getriebe mit einer Spindelmutter 51 gekop pelt. Die Spindelmutter 51 steht mit einer Gewindespindel 52 in Eingriff, die mit dem Mantel rohr 32 gekoppelt ist und dieses bei Antrieb der Spindelmutter 51 in Längsrichtung L ver schiebt.

Der Verstellantrieb 6 für die Höhenverstellung betätigt über einen zweiten Gewindetrieb 61 einen drehbaren Stellhebel 62 an, der die Manteleinheit 31 mit der Trageinheit 2 verbindet. Bei Betätigung des Stellhebels 62 wird die Stelleinheit 3 daher gegenüber der Trageinheit um eine durch ein Schwenklager 22 definierte horizontale Schwenkachse S verschwenkt und dadurch in der Höhe verstellt. Durch die Verwendung eines Hebelsystems zur Kraftübertra gung ist die resultierende Verstellgeschwindigkeit der Stelleinheit 31 bei gleichbleibender An triebsgeschwindigkeit des Verstellantriebs 6 abhängig von der jeweiligen Position der Stel leinheit 31.

In Figur 3 ist schematisch der Aufbau der Steuereinheit 10 der erfindungsgemäßen Lenksäu le nach Figur 1 und 2 gezeigt. Die Steuereinheit 10 enthält eine MCU (Micro-Control-Unit) 16 und MDUs (Motor-Treiber-Einheiten) 19 zur Ansteuerung der Verstellantriebe 5, 6. Zur An steuerung der Verstellantriebe gibt die MDU 19 Befehlswerte 15 an den jeweiligen Verstel lantrieb 5, 6 aus. Mittels Sensoren 8, also zumindest ein Sensor 8 je Verstellantrieb, wird ei ne durch den jeweiligen Verstellantrieb 5, 6 bewirkte Verstellgeschwindigkeit bestimmt, wozu der Sensor 8 ein Sensorsignal 14 ausgibt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sensoren 8 innerhalb des Verstellantriebs 5, 6 als Rotorpositionssensoren angeordnet. Denkbar ist aber auch die Bestimmung der Verstellgeschwindigkeit 9 an jedem anderen von dem Verstellantrieb 5, 6 angetriebenen Bauteil, insbesondere jeder angetriebenen Welle. Ebenfalls beispielhaft ist in Figur 3 vorgesehen, dass die MDUs 19 eine Sensorschnittstelle als Eingang für das Sensorsignal 14 aufweisen. Das Sensorsignal 14 kann alternativ auch über einen weiteren Eingang unmittelbar an die MCU 16 übermittelt werden.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur 3 weist die MCU 16 drei Schnittstellen 17 auf: Eine Stromversorgungsschnittstelle 171 , einen Schalteingang 172 und eine Bus-Schnittstelle 173. Die Stromversorgungsschnittstelle 171 ist über einen Netzfilter 18 an eine Netzspan nung 181 , beispielsweise ein Fahrzeug-Bordnetz, angeschlossen. Der Netzfilter 18 stellt eine entstörte und/oder gepufferte Spannung 182 an der Stromversorgungsschnittstelle 171 und für die MDUs 19 bereit.

Der Schalteingang 172 ist vorzugsweise mit einem (nicht dargestellten) Schaltelement, bei spielsweise einem Wipp- oder Joystick-Schalter, Taster oder dergleichen, verbunden, der ein Schaltsignal 174 bereitstellt. Über das Schaltelement kann die Verstellung der Stelleinheit in Längs- und/oder Höhenrichtung vom Fahrzeugführer bewirkt werden.

Die Bus-Schnittstelle 173 dient der Anbindung der verstellbaren Lenksäule an einen Fahr zeugbus, beispielsweise einen CAN-Bus oder LIN-Bus, über eine Signalleitung 175. Durch Anbindung an einen Fahrzeugbus können bidirektional Informationen ausgetauscht werden. Beispielsweise kann eine automatische Verstellung der Lenksäule in bestimmten Fahrsitua tionen bewirkt werden. So kann beispielsweise der Ausstieg bei ausgeschalteter Zündung oder auch im Falle eines Unfalls erleichtert werden. Weiter kann es vorgesehen sein, das die Stelleinheit in eine voll zurückgezogene Position (Verstauposition) überführt wird, wenn das Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus betrieben wird. Weiterhin können über die Bus- Schnittstelle 173 Diagnoseinformationen der Steuereinheit 10 an die Fahrzeugsteuerung ausgegeben werden oder in einer Speichereinheit abgespeichert werden.

Figur 4 zeigt schematisch ein Blockschaltbild des Regelkreises der erfindungsgemäßen Lenksäule nach Figur 1 und 2. In der MCU 16 ist ein Geschwindigkeitsprofil 11 hinterlegt, das in Abhängigkeit von dem Schaltsignal 174 und/oder einem über die Signalleitung 175 empfangenen Befehl einen Geschwindigkeits-Sollwert als Führungsgröße 111 vorgibt. Im Differenzierer 164 wird eine Regelabweichung 13 als Differenz der Führungsgröße 111 und der gemessenen Verstellgeschwindigkeit 9 bestimmt und an einen Regler 165 weitergege ben. Der Regler 165 gibt eine Stellgröße 166, beispielsweise eine Motorspannung, aus. Die Stellgröße 166 wird zur Bestimmung eines PWM-Signals und zur anschließenden Ansteue rung des Verstellantriebs 5 mittels eines Befehlswertes 15 an die M DU 19 weitergegeben. In einer alternativen Ausführungsform kann die Bestimmung des PWM-Signals in einem sepa raten Verarbeitungsschritt innerhalb der MCU 16 erfolgen.

Wie in Figur 4 gezeigt, kann eine Auswerteeinheit 12 vorgesehen sein, die während der Ver stellung die Stellgröße 166 des Regelkreises 7 zur Identifikation von Inkonstanzen in der Re gelstrecke auswertet. Die Auswerteeinheit 12 kann einen Ausgang aufweisen, um Auswerte ergebnisse an die Bus-Schnittstelle 173 oder zur Berücksichtigung im Geschwindigkeitsprofil 1 1 auszugeben. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit dazu ausgebildet sein, die Position der Lenksäule 1 auf Grundlage der identifizierten Inkonstanzen in der Regelstrecke zu be stimmen. Auch kann die Auswerteeinheit 12 eine Schwellwertüberwachung der Stellgröße 166 durchführen und bei Überschreiten des Schwellwertes eine Abschaltung des Verstellan triebs 5 bewirken. So können Sicherheitsfunktionen wie eine Kollisionserkennung, der auch einen Einklemmschutz umfassen kann, implementiert werden.

Der Sensor 8 gibt ein vorzugsweise gepulstes Sensorsignal 14 aus, dass einem Timer 161 und einem Geschwindigkeitsberechnungsmodul 163 zur Verfügung gestellt wird. Der Timer 161 ist zur Bestimmung einer Periodendauer des Sensorsignals 14 ausgebildet, beispiels weise durch Flankenerkennung eines gepulsten Sensorsignals. Die bestimmte Periodendau er wird in Form eines Zeitsignales 162 an das Geschwindigkeitsberechnungsmodul 163 übermittelt. Das Geschwindigkeitsberechnungsmodul 163 berechnet aus dem Zeitsignal 162 und der zugehörigen Positionsänderung gemäß dem Sensorsignal 14 die Verstellgeschwin digkeit 9, die an den Differenzierer 164 übermittelt wird. Die berechnete Verstellgeschwindig keit 9 wird zusätzlich an die MDU 19 zur Bestimmung des PWM-Signals übermittelt.

Obwohl in Figur 4 beispielhaft auf den Verstellantrieb 5 zur Längsverstellung der Lenksäule 1 Bezug genommen wird, gelten die vorstehenden Ausführungen entsprechend für den Ver stellantrieb 6 zur Höhenverstellung der Lenksäule 1.

Bezugszeichenliste

1 Lenksäule

2 Trageinheit

21 Befestigungsbohrungen

22 Schwenklager

3 Stelleinheit

31 Manteleinheit

32 Mantelrohr

33 Lenkspindel

34 Befestigungsabschnitt

5 Verstellantrieb

51 Spindelmutter

52 Gewindespindel

6 Verstellantrieb

61 Gewindetrieb

62 Stellhebel

7 Regelkreis

8 Sensor

9 Verstellgeschwindigkeit

10 Steuereinheit

1 1 Geschwindigkeitsprofil

1 11 Führungsgröße

12 Auswerteeinheit

13 Regelabweichung

14 Sensorsignal

15 Befehlswert

16 MCU

161 Timer

162 Zeitsignal

163 Geschwindigkeitsberechnungsmodul

164 Differenzierer

165 Regler

166 Stellgröße

17 Schnittstellen

171 Stromversorgungsschnittstelle

172 Schalteingang

173 Bus-Schnittstelle 174 Schaltsignal

175 Signalleitung

18 Netzfilter

181 Netzspannung

182 entstörte Spannung

19 MDU

S Schwenkachse

L Längsrichtung

H Höherichtung