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Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Fahrzeug-Lenkrads, das zur Realisierung einer Lenkrad-Höhenverstellung linear geführt verlagerbar und um eine Drehachse, die durch eine Lenkspindel gebildet ist, verdrehbar ist, wobei die Drehbewegung des Lenkrads über diese Lenkspindel über ein Lenkgetriebe letztlich an die lenkbaren Fahrzeug-Räder übertragen wird. Soweit ist ein grundsätzlich bekanntes sog. verstellbares Fahrzeug-Lenkrad beschrieben, wobei verschiedene Verstellmechanismen bekannt bzw. in Serie umgesetzt sind, die es dem Fahrer des Fahrzeugs ermöglichen, sein Lenkrad bestmöglich seinen Bedürfnissen entsprechend in der Höhe zu positionieren. So zeigt beispielsweise die
DE 101 63 974 B4 eine Kraftfahrzeug-Lenkeinheit mit elektrischer Neigungsverstellung, wobei eine Änderung der Neigung der Lenksäule auch eine Höhenverstellung des Lenkrads bewirkt. Eine andere eher unübliche Möglichkeit mit einem zwischen Lenkrad und Lenkwelle geschalteten Planetengetriebe, welches beim Drehen des Lenkrads eine Verlagerung der Drehachse des Lenkrads bewirkt, zeigt die
DE 10 2004 025 750 A1 .
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Die üblichen Lenkrad-Verstellmechanismen erfordern auch eine Verlagerbarkeit des dem Lenkrad zugewandten Abschnittes der Lenkspindel, was eine aufwändige Gestaltung bedingen kann oder eine weniger erwünschte sphärische Lenkradbewegung beim Verstellen desselben verursacht.
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Eine alternative Anordnung eines verstellbaren Fahrzeug-Lenkrads, bei welcher mit einer Höhenverstellung des Lenkrads keine Verlagerung der mechanisch an das Lenkrad gekoppelten Lenkspindel erfolgt, soll hiermit aufgezeigt werden (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
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Die Lösung dieser Aufgabe ist für eine Anordnung eines Fzg.-Lenkrads nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkrad auf einem Lenkradträger verdrehbar gelagert ist, der eine Linearführung für einen fahrzeugfesten Schlitten aufweist, gegenüber dem die Drehachse der Lenkspindel nicht verlagerbar ist, und dass das Lenkrad mit einer Hohlverzahnung versehen ist, mit der ein Zwischenritzel kämmt, das weiterhin mit einem mit der Lenkspindel drehfest verbundenen Zahnrad kämmt, wobei das Zwischenritzel auf einem Zwischenhebel drehbar gelagert ist, der einerseits auf der Lenkspindel oder dem genannten Zahnrad in dessen Mittelpunkt verdrehbar gelagert ist und andererseits in Relation zum Lenkrad-Mittelpunkt geführt ist.
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Hiermit ist eine kompakte Anordnung angegeben, wie eine Lenkspindel, die relativ zum Aufbau des Fahrzeugs nur eine Rotationsbewegung, jedoch keine einer Höhenverstellung des Lenkrads folgende Bewegung ausführen kann, dennoch eine von einem höhenverstellbaren Lenkrad vorgegebene Drehbewegung an ein Lenkgetriebe oder dgl. bzw. letztlich an die lenkbaren Räder des Fahrzeugs übertragen kann. Die genannten in Summe drei Zahnräder, nämlich das mit der Lenkspindel drehfest bzw. starr verbundene Zahnrad, das mit diesem kämmende Zwischenritzel sowie die mit diesem in Eingriff stehende Hohlverzahnung des Lenkrads ermöglichen grundsätzlich eine Drehbewegung des Lenkrads und eine Übertragung derselben an die Lenkspindel unabhängig von einer Höhenverstellung des Lenkradträgers zusammen mit dem Lenkrad, d. h. unabhängig von einer linearen Verlagerung derselben in einer im wesentlichen in Vertikalrichtung (sowie in Querrichtung des Fahrzeugs) verlaufenden Ebene. Idealerweise ist diese Zahnrad-Kombination so ausgelegt, dass eine (im wesentlichen) vertikale lineare Verlagerung des Lenkrades bei stillstehender Lenkspindel keine Drehbewegung des Lenkrades verursacht, so dass nur eine vom Lenkrad initiierte Drehbewegung an die Lenkspindel weitergegeben wird, eine Höhenverstellung des Lenkrads (mit sog. Lenkradträger) hingegen keine Verdrehung der Lenkspindel bewirkt. Diese Bedingung ist dann erfüllt, wenn der Mittelpunkt des mit der Lenkspindel verbundenen Zahnrads und der Mittelpunkt des Lenkrades auf einer gemeinsamen Geraden liegen, längs derer der Mittelpunkt des Lenkrads verstellbar ist. Im Hinblick auf eine Höhenverstellung des Lenkrades verläuft diese Gerade im wesentlichen in Vertikalrichtung, kann dabei jedoch geringfügig in Fahrtrichtung des Fahrzeugs geneigt sein, so dass das Lenkrad bei einer Verstellung nach oben gleichzeitig geringfügig vom Fahrer wegbewegt wird. Entsprechend ist die besagte Linearführung anzuordnen.
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Während weder das starr mit der Lenkspindel verbundene Zahnrad noch das am Lenkrad vorgesehene Hohlrad ein eigenes Führungselement benötigen, ist für das Zwischenritzel ein solches Führungselement erforderlich, welches insbesondere auch gewährleistet, dass die jeweiligen miteinander in Eingriff befindlichen Verzahnungen auch stets in Eingriff miteinander verbleiben. Der hierfür vorgesehene sog. Zwischenhebel, auf dem das Zwischenritzel drehbar gelagert ist, stellt sicher, dass der Abstand zwischen dem Lenkspindel-Zahnrad und dem Zwischenritzel konstant bleibt. Weiterhin sorgt dieser Zwischenhebel dafür, dass das Zwischenritzel stets und somit unabhängig vom Verstellen des Lenkrads mit dessen Hohlverzahnung in Eingriff ist, wofür dieser Zwischenhebel in Relation zum Lenkrad-Mittelpunkt geeignet geführt ist.
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Dies geht am besten aus den beigefügten Prinzipskizzen hervor, in denen zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele auf das wesentliche abstrahiert (und somit stark vereinfacht) dargestellt sind, die im Folgenden näher beschrieben sind und in denen auch Merkmale der Unteransprüche gezeigt sind, die in diesem Zusammenhang erläutert werden. Dabei zeigt
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1a ein erstes Ausführungsbeispiel in Form einer aufgeschnittenen Aufsicht in Richtung der Drehachse der Lenkspindel sowie des Lenkrades, wenn sich dieses in seiner vertikalen Mittenposition befindet,
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1b dieses Ausführungsbeispiel aus 1a, wenn sich das Lenkrad in Vertikalrichtung betrachtet in seiner tiefsten Position befindet, wobei der Übersichtlichkeit halber keine Bezugsziffern eingetragen sind,
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2a ein zweites Ausführungsbeispiel analog der Darstellung nach 1a, sowie
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2b dieses Ausführungsbeispiel aus 2a, wenn sich das Lenkrad in Vertikalrichtung betrachtet in seiner tiefsten Position befindet, wobei der Übersichtlichkeit halber nur einige wenige Bezugsziffern eingetragen sind.
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Mit der Bezugsziffer 1 ist das Lenkrad eines zweispurigen Kraftfahrzeugs gekennzeichnet, das auf einem sog. Lenkradträger 3 über ein Lager 4 um eine durch den Mittelpunkt M des Lenkrades 1 und in den Figurendarstellungen senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Drehachse verdrehbar gelagert ist. Der Lenkradträger 3 ist mit einer Linearführung 5 versehen, welche eine Höhenverstellung des Lenkradträgers 3 gemeinsam mit dem Lenkrad 1 gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau ermöglicht. Hierfür ist in dieser sich im wesentlich in Vertikalrichtung erstreckenden Linearführung 5 ein fahrzeugfester Schlitten 7 geführt, derart, dass der Lenkradträger 3 zusammen mit dem Lenkrad 1 in dieser im wesentlichen vertikal verlaufenden Richtung verlagerbar ist. Dabei sei darauf hingewiesen, dass diese Linearführung 5 nicht absolut vertikal verlaufen muss, sondern auch geringfügig in Fahrtrichtung des Fahrzeugs geneigt sein kann.
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In den Figuren nicht sichtbar ist eine Lenkspindel, über die eine Drehbewegung des Lenkrads 1 an ein übliches, ebenfalls nicht dargestelltes Lenkgetriebe übertragen wird, über welches letztlich die lenkbaren Räder des Fahrzeugs eingeschlagen, d. h. gelenkt werden. Zumindest der dem Lenkrad 1 zugewandte Endabschnitt der Lenkspindel, der drehfest mit einem (figürlich dargestellten) Zahnrad 8 verbunden ist, verläuft – ebenso wie die Drehachse dieses Zahnrads 8 – senkrecht zur Zeichenebene und ist ansonsten fahrzeugfest, d. h. weder in der Zeichenebene noch senkrecht zu dieser verlagerbar. Vorzugsweise ist die Lenkspindel durch den fahrzeugfesten Schlitten 7 (genauer durch eine Durchtrittsöffnung in demselben) hindurchgeführt. Wenn – wie im vorhergehenden Absatz erwähnt – die Linearführung 5 nicht absolut vertikal verläuft, sondern geringfügig in Fahrtrichtung des Fahrzeugs geneigt ist, so ist quasi auch die Zeichenebene in diese Richtung geneigt, so dass dann weiterhin die Lenkspindel senkrecht zur Zeichenebene verläuft, im Fahrzeug jedoch geringfügig nach unten hin geneigt ist, was wegen der tiefer liegenden Anordnung des Lenkgetriebes ja auch erwünscht ist.
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Das genannte, drehfest mit der Lenkspindel verbundene Zahnrad 8, dessen Drehachse somit parallel zur Drehachse des Lenkrades 1 verläuft oder in Abhängigkeit von der eingestellten Lenkrad-Position mit dieser zusammenfallen kann, kämmt mit einem Zwischenritzel 9, das weiterhin mit einer auf der dem Mittelpunkt M zugewandten Innenseite des Lenkrads 1 vorgesehenen Hohlverzahnung 2 (= „Innenhohlverzahnung”) in Eingriff steht. Das Zwischenritzel 9, dessen Drehachse selbstverständlich ebenfalls parallel zur Drehachse des Lenkrads 1 verläuft, ist durch einen Zwischenhebel 10 geführt und hierzu auf diesem verdrehbar gelagert, wobei dieser Zwischenhebel 10 einerseits auf der Lenkspindel oder dem mit dieser drehfest verbundenen Zahnrad 8 in dessen Mittelpunkt gegenüber dieser oder diesem verdrehbar gelagert ist und andererseits in Relation zum Lenkradmittelpunkt M geführt ist. Letzteres ist in den beiden Ausführungsbeispielen nach 1a, 1b und 2a, 2b unterschiedlich gestaltet; stets gewährleistet dieser Zwischenhebel 10 jedoch, dass die genannten drei Zahnräder, nämlich das mit der Lenkspindel verbundene Zahnrad 8, das Zwischenritzel 9 sowie die Hohlverzahnung 2 stets und insbesondere unabhängig von einer Vertikalbewegung (= Höhenverstellung) des Lenkrads 1 sowie des Lenkradträgers 3 über die Linearführung 5 gegenüber dem Fzg.-Aufbau bzw. gegenüber dem fahrzeugfesten Schlitten 7 wie beschrieben miteinander in Eingriff stehen.
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Beim ersten Ausführungsbeispiel nach den 1a, 1b weist der Lenkradträger 3 zusätzlich zur Linearführung 5 eine ebenfalls linear verlaufende Querführung 6 auf, die senkrecht zur vertikalen Linearführung 5 in Fzg.-Querrichtung verläuft. In dieser Querführung 6 ist der Zwischenhebel 10 zusätzlich zur schwenkbaren Anlenkung an der Lenkspindel bzw. am Zahnrad 8 mit seinem anderen Endabschnitt zwangsgeführt. Indem der Zwischenhebel 10 im wesentlichen doppelt so lang ausgeführt ist wie der Abstand der Mittelpunkte von Zahnrad 8 und Zwischenritzel 9, und indem der Endpunkt des Zwischenhebels 10 in der Querführung 6 auf dem Lenkradträger 3 geführt ist, beschreibt dieser genannte Endpunkt bei einer Höhenverstellung des Lenkrads 1 (sowie des Lenkradträgers 3) eine Bewegung längs einer Geraden. Diese Bewegung wird durch die Querführung 6 so geführt, dass das Zwischenritzel 9 immer im Eingriff mit der Innen-Hohlverzahnung 2 des Lenkrads 1 steht. Damit ist sichergestellt, dass bei einer vertikalen Verlagerung des Lenkrads 1 (in der Längsführung 5) und feststehender, d. h. gegenüber dem Fahrzeug-Aufbau nicht verlagerbarer Lenkspindel keine Verdrehung des Lenkrades 1 stattfindet. Eine übliche horizontale Lenkradstellung bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs bleibt somit bei einer Höhenverstellung des Lenkrads 1 erhalten
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Beim Ausführungsbeispiel nach den 2a, 2b ist eine Koppelstange 11 vorgesehen, die einerseits im Anlenkpunkt des Zwischenritzels 9 bzw. an dessen Mittelpunkt am Zwischenhebel 10 angelenkt ist und andererseits im Mittelpunkt M des Lenkrads 1 oder des Lenkradträgers 3 ebenfalls verschwenkbar angelenkt ist. Weiterhin kann die Relativbewegung eines Punktes, bspw. des Punktes 13, auf dem Zwischenhebel 7, welcher nicht auf den beiden Lagerstellen dieses Zwischenhebels 10 liegt, bspw. gegenüber dem Zwischenritzel 9 oder einem anderen geeigneten Bauelement zwangsgeführt sein, um eine definierte Bewegungsrichtung dieses Zwischenhebels 10 bei einer Höhenverstellung des Lenkrades 1 und des Lenkradträgers 3 (längs der Linearführung 5) zu garantieren. Es gibt nämlich dann, wenn sich der Zwischenhebel 10 und die Koppelstange 11 in der Ansicht gemäß 2a überdecken, von diesem sog. labilen Gleichgewichtspunkt aus zwei mögliche Bewegungsrichtungen für das Zwischenritzel 9 mit dem Zwischenhebel 10 und der Koppelstange 11.
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Mit der hier gezeigten Lenkrad-Anordnung kann eine Drehbewegung des Lenkrads 1 unabhängig von dessen Position in der Linearführung 5 bzw. relativ zum bezüglich des Fahrzeug-Aufbaus ortsfesten Schlitten 7 auf eine fahrzeugfeste, genauer gegenüber dem Fzg.-Aufbau lediglich um ihre Drehachse verdrehbare Lenkspindel über die genannten drei Zahnräder, nämlich die Hohlverzahnung 2, das Zwischenritzel 9 sowie das Zahnrad 8 übertragen werden. Idealerweise ist diese Zahnrad-Kombination so ausgelegt, dass ein Verlagern des Lenkradträgers 3 (zur Höhenverstellung des Lenkrads 1) längs der Linearführung 5 bei stillstehender Lenkspindel keine Drehbewegung des Lenkrads 1 um seinen Mittelpunkt M verursacht, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
