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Die
Erfindung bezieht sich auf eine mehrfach verstellbare Lenkbetätigungseinheit
für ein Kraftfahrzeug, die eine am Kraftfahrzeug zu befestigenden Träger,
eine Schwenkbrücke, die um eine Trägerachse schwenkbar
mit dem Träger verbunden ist, einen Halter, der um eine
Schwenkachse schwenkbar mit der Schwenkbrücke verbunden
ist, wobei die Schwenkachse parallel zur Trägerachse verläuft,
und der einen in Richtung einer Achse verlaufenden Durchlass hat,
ein Mantelrohr, das sich in Richtung der Achse erstreckt, eine Lenksäule,
die um die Achse drehbar ist, die von dem Mantelrohr umgriffen ist, und
die ein oberes Lenksäulenteil und ein unteres Lenksäulenteil
aufweist.
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Aus
der
DE 10 2007
042 737 A1 ist eine motorische Lenksäulenverstellvorrichtung
für eine derartige längenverstellbare Lenkbetätigungseinheit
bekannt. Diese vorbekannte Lenksäulenverstellvorrichtung
hat einen am Fahrzeug zu befestigenden Träger und ein Mantelrohr.
Letzteres ist in seiner Längsrichtung und in seiner Neigung
gegenüber dem Träger verstellbar. Hierzu ist ein
entsprechender Antrieb vorgesehen.
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Derartige
Lenksäulenverstellvorrichtungen ermöglichen eine
bequeme Anpassung an die jeweiligen Bedürfnisse des Benutzers.
Aufgrund der motorischen Ausbildung lässt sich das Lenkrad
bequem einstellen, es kann auch über eine Memory angesteuert
werden. Als Motore sind im allgemeinen Elektromotore vorgesehen.
Aus der
US 2008/0229866
A1 ist eine längenverstellbare Lenksäule
bekannt.
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Man
ist bestrebt, derartige Lenkbetätigungseinrichtungen mit
einer Servounterstützung und/oder mit geschwindigkeitsabhängiger
Lenkübersetzung bzw. Lenkuntersetzung auszustatten. Hierfür
ist es bekannt, in die Lenksäule Getriebe einzusetzen.
Dies aus dem Stand der Technik bekannten Getrieben dieser Art sind
aufwendig, insbesondere sind sie voluminös und schwer.
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Man
ist bestrebt, derartige Lenkbetätigungseinheiten möglichst
mit geringem Gewicht auszubilden. Bei der
DE 10 2007 042 737 A1 ist
das Mantelrohr relativ lang. Das Mantelrohr nimmt die Lenksäule auf.
Die Lenksäule wird auch als Lenkspindel bezeichnet.
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Die
Lenksäule, insbesondere ein Teilstück der Lenksäule,
ist in Richtung der Längsachse, im Folgenden auch Axialrichtung
genannt, fest gegenüber dem Mantelrohr, die Lenksäule
ist im Mantelrohr drehbar gelagert. Bei Einstellung der Lenkbetätigungseinheit
in Axialrichtung verschiebt sich das Mantelrohr gegenüber
dem Halter. Im Stand der Technik ist das Mantelrohr rund, entsprechend
ist auch der axiale Durchlass im Halter rund. Drehmomente können
hier nicht aufgenommen werden. Nun besteht aber der Wunsch, Lenkbetätigungseinheiten der
hier in Rede stehenden Art mit einem Lenkradschloss zu versehen.
Bei gesperrtem Lenkradschloss sind Lenksäule und Mantelrohr
miteinander verbunden. Eine Drehbewegung am Lenkrad wirkt sich damit
unmittelbar auf das Mantelrohr aus. Bei der Lenkbetätigungseinheit
nach dem Stand der Technik kann dieses aber praktisch keine Drehmomente,
jedenfalls keine ausreichend hohen Drehmomente aufnehmen. Die aufzunehmenden
Drehmomente liegen bei mindestens 100 Nm.
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Hiervon
ausgehend hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Lenkbetätigungseinheit
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass sie
leichter baut und mit einem Lenkradschloss ausgestattet werden kann,
was wiederum erforderlich macht, dass die entsprechenden Drehmomente
bei Betätigung eines gesperrten Lenkrades aufgenommen werden
können.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Bei
dieser Lenkbetätigungseinheit ist das Mantelrohr kürzer
als im Stand der Technik ausgebildet. Es ist lediglich im Halter
geführt und festgelegt. Es ist vorteilhafterweise nur so
lang, dass im Zustand auf größte Axiallänge
eingestellter Verstelleinrichtung das Mantelrohr sich gerade noch
im Halter befindet, also insbesondere lediglich wenige Millimeter in
Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs (x-Richtung) nach vorn frei gegenüber
dem Halter übersteht.
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Durch
die deutlich unrunde Ausbildung des Führungsbereichs des
Mantelrohrs, der einen unrunden Führungsquerschnitt aufweist
und die entsprechende Ausbildung des axialen Durchlasses im Halter
wird erreicht, dass das Mantelrohr nicht frei gegenüber
dem Halter drehbar ist. Vorzugsweise ist der axiale Durchlass im
Halter ein n-Eck, insbesondere hat dieses n-Eck vier bis acht Ecken.
Vorzugsweise ist es regelmäßig. Insbesondere sind
Führungsquerschnitt des Mantelohrs und axialer Durchlass
im Halter so aufeinander abgestimmt, dass ein Drehmoment von mindestens
100 Nm aufgenommen werden kann.
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Im
Halter ist der Führungsbereich des Mantelrohrs präzise
in Axialrichtung geführt. Durch den Halter wird das Mantelrohr
ausschließlich getragen. Jegliche Drehbewegung zwischen
dem Führungsbereich und dem Halter ist unterbunden. Der
Führungsbereich ist in Axialrichtung zumindest so lang
ausgebildet, wie der Verstellweg der Lenkbetätigungseinrichtung
in Axialrichtung sein soll, zuzüglich der Dicke des Halters.
Derzeit werden Verstellwege von etwa 60 bis 80 mm gefordert. Der
Verstellweg kann zugleich auch ein Crash-Weg sein.
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Die
Verstellung des Abstandes zwischen den beiden Lenksäulenteilen
wird vorzugsweise über eine Gewindeverstellung erreicht.
Hierzu hat das obere Lenksäulenteil einen ersten Gewindebereich. Dieser
ist mit einem zweiten Gewindebereich in Eingriff, der an einem Bauteil
ausgebildet ist, das so angeordnet ist, dass der zweite Gewindebereich
um die Achse drehbar ist, aber nicht in Richtung dieser Achse translatorisch
bewegbar ist. In einer bevorzugten Ausführung ist dieses
Bauteil ein Stellrohr, das den unteren Lenksäulenteil umgreift.
Durch Drehen des Stellrohrs um seine Stellrohrachse, die mit der
Achse zusammenfällt, kann das obere Lenksäulenteil
in Axialrichtung verstellt werden. Dabei ist das Stellrohr bei der
Drehbewegung ortsfest. Insbesondere ist dem Stellrohr ein Elektromotor
zugeordnet, der ein Getriebe aufweist und der das Stellrohr dreht.
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Der
erste Gewindebereich kann als Außengewinde am oberen Lenksäulenteil
vorgesehen sein. In einer besonders bevorzugten Ausbildung hat das obere
Lenksäulenteil ein Hüllrohr und ist der erste Gewindebereich
als Innengewinde an diesem Hüllrohr ausgebildet. Entsprechend
hat dann der zweite Gewindebereich ein Außengewinde.
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In
einer bevorzugten Ausbildung hat die Lenkbetätigungseinheit
einen Lenkstockträger. Dieser ist immer im gleichen Abstand
vom oberen Ende des oberen Lenksäulenteils und damit vom
Lenkrad. Er ist am Mantelrohr festgelegt.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist das Hüllrohr
als verformbares Element ausgebildet, dass sich bei unfallbedingter
Belastung in axialer Richtung verkürzt. Es kann beispielsweise
als Gitterrohr ausgebildet sein.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen
Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht
einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung einer Lenkbetätigungseinheit,
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2:
eine Darstellung wie 1, jedoch nunmehr ohne Lenkrad
und ohne Lenkradschloss,
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3:
einen Längsschnitt in Axialrichtung durch die Lenkbetätigungseinheit
nach 1,
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4:
eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Lenkbetätigungseinheit,
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5:
eine Ansicht in Richtung der Längsachse auf Halter und
Mantelrohr,
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6:
ein in x-Richtung vorderes Teilstück eines Schnitts durch
die Achse der Lenkbetätigungseinheit nach 4,
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7:
ein Schnittbild entlang der Schnittlinie VII-VII in 6,
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8:
ein Schnittbild entlang der Schnittlinie VIII-VIII in 6,
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9:
eine Draufsicht auf einen Schnitt in der Ebene IX-IX in 6 und
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10:
eine vergrößerte Darstellung des linken Teils
der 6.
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Die
längenverstellbare Lenkbetätigungseinheit ist
für den Einbau in ein Kraftfahrzeug bestimmt, dessen Koordinaten
sind in 1 eingezeichnet. Die x-Richtung
ist die normale Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs geradeaus, die y-Richtung
ist in der Fahrebene und quer zur normalen Fahrrichtung, die z-Richtung
geht senkrecht nach oben.
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Die 1 bis 3 zeigen
ein erstes Ausführungsbeispiel. Die restlichen Figuren
zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel. Die Lenkbetätigungseinheit
hat einen Träger 20, der üblicherweise
unterhalb eines Armaturenbretts am Kraftfahrzeug befestigt wird
(nicht dargestellt). Dafür sind geeignete Vorrichtungen
vorgesehen. Der Träger 20 befindet sich im Innenraum
des Kraftfahrzeugs. Weiterhin hat die Lenkbetätigungseinrichtung
eine Lenksäule, die um eine Längsachse 22 drehbar
ist und ein oberes Lenksäulenteil 24 und ein unteres
Lenksäulenteil 26 hat. Diese sind als Rohre ausgebildet.
Sie haben einen gemeinsamen Überlappungsbereich. Innerhalb
des Überlappungsbereichs ist das untere Lenksäulenteil 26 in
das obere Lenksäulenteil 24 eingeschoben. Der Querschnitt
ist jeweils unrund, so dass eine drehfeste, aber längsverschiebliche
Verbindung erreicht wird, die zumindest über die gesamte
Länge des Längenverstellbereichs vorliegt. Eine
größere Länge des Überlappungsbereichs
gegenüber dem Längenverstellbereich ist vorteilhaft,
z. B. eine mindestens 50% größere Länge.
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In
den beiden Ausführungsbeispielen ist das untere Lenksäulenteil 26 als
Vollrohr ausgebildet. Das obere Lenksäulenteil 24 ist
ein Hüllrohr. Das obere Lenksäulenteil 24 liegt
in x-Richtung hinter dem unteren Lenksäulenteil 26.
Das obere Lenksäulenteil 24 wird von einem Mantelrohr 28 umgriffen und
ist in diesem Mantelrohr 28 drehbar gelagert, ein Lager
ist vorgesehen. Es ist gegenüber dem Mantelrohr 28 nicht
in Richtung der Längsachse 22 bewegbar. Das Mantelrohr 28 hat
einen Führungsbereich 30. Er hat eine Länge
in Richtung der Längsachse 22, die mindestens
dem Verstellweg in dieser Richtung zuzüglich der Dicke
des Halters entspricht. Dieser Führungsbereich 30 hat
einen unrunden Führungsquerschnitt. Hierzu wird auf 5 verwiesen. Im
zweiten Ausführungsbeispiel ist der unrunde Führungsquerschnitt
des Führungsbereichs 30 sechseckig, entsprechend
ist auch der Durchlass 32 ausgebildet. Im ersten Ausführungsbeispiel
ist der Querschnitt quadratisch.
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Der
Führungsbereich 30 befindet sich in Kontakt mit
einem axialen Durchlass 32 eines Halters 34. Dieser
axiale Durchlass 32 hat einen unrunden Halterquerschnitt,
der dem unrunden Führungsquerschnitt angepasst ist. Die
Anordnung ist so ausgebildet, dass Drehmomente um die Längsachse 22 in Höhe
von mindestens 100 Nm aufgenommen werden können.
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Im
ersten Ausführungsbeispiel ist der Halter 34,
in Richtung der Längsachse 22 gesehen, ein quadratischer
Ring, seine Außenform entspricht also dem Durchlass 32.
Im zweiten Ausführungsbeispiel hat der Halter 34 außen
Ringform. Unabhängig von dieser konkreten Ausbildung des
Halters 34 greift am Halter stets seitlich eine Schwenkbrücke 36 an.
Die Schwenkbrücke 36 ist mit einem Hauptkörper
des Trägers 20 um eine Trägerachse 38 schwenkbar
verbunden. Der Halter 34 und das Lager 32 sind
gemeinsam um eine Schwenkachse 40 bewegbar. (38 und 40 sind
nicht in den Zeichnungen eingetragen). Die Schwenkbrücke 36 ist
um die Schwenkachse 40 bewegbar mit dem Halter 34 verbunden.
Beide Achsen 38, 40 sind parallel zur y-Richtung.
Eine motorische Längsverstellvorrichtung ist zwischen Schwenkbrücke 36 und
einem Hauptkörper des Trägers 20 angeordnet
und ermöglicht eine Schwenkbewegung. Dadurch ist eine Neigungsverstellung
der beiden Lenksäulenteile 24, 26 relativ
zum Träger 20 möglich.
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Wie 4 zeigt,
endet das Mantelrohr 28 in x-Richtung gesehen 2 bis 100
mm, vorzugsweise 2 bis 50 mm vor dem Halter 34. Im Zustand
größter Länge der Lenksäule
endet das Mantelrohr 28 in x-Richtung gesehen vorzugsweise
2 bis 20 mm vor dem Halter 34. Wie 4 weiterhin
zeigt, ist am Mantelrohr 28 ein Lenkstockträger 46 bekannter Bauart
befestigt. Durch Zusammenwirken von Führungsbereich 30 und
Durchlass 32 ist sichergestellt, dass der Lenkstockträger 46 nicht
um die Längsachse 22 verschwenkt werden. Der Lenkstockträger 46 ist
von einer Drehbewegung der Lenksäule entkoppelt, kann jedoch
in Richtung der Längsachse 22 bewegt werden. Er
ist mit einem Lenkrad 42 verbunden, das relativ zum Lenkstockträger 46 drehbar
ist. In Richtung der Längsachse 22 hat der Lenkstockträger 46 immer
die gleiche Distanz vom Lenkrad 42.
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Das
obere Lenksäulenteil 24 hat einen ersten Gewindebereich 48.
Dieser ist im konkreten Ausführungsbeispiel an einem Hüllrohr 50 und
als Innengewinde ausgebildet. Das Hüllrohr 50 ist
mit dem oberen Lenksäulenteil 24 fest verbunden
und endet vorzugsweise mit dem oberen Lenksäulenteil 24 an gleicher
Stelle außerhalb des untern Lenksäulenteils 26.
Es bildet mit dem Lenksäulenteil 24 einen ringförmigen
Spalt. In diesen ringförmigen Spalt greift ein Stellrohr 52 ein,
das einen zweiten Gewindebereich 54 aufweist, der mit dem
ersten Gewindebereich 48 in Eingriff ist. Dieses Stellrohr 52 umgreift
das untere Lenksäulenteil 26. Es ist in Richtung
der Längsachse 22 gegenüber dem Träger 20 festgelegt,
es kann um die Längsachse 22 gedreht werden. Hierfür
ist ein motorischer Drehantrieb 56 vorgesehen. Wird das Stellrohr 52 gedreht,
bewegt sich das obere Lenksäulenteil 24 in Richtung
der Längsachse 22 nach vorn oder nach hinten,
je nach Drehrichtung.
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In
vorteilhafter Ausbildung sind das Hüllrohr 50 und/oder
das Stellrohr 52 als Sicherheitselement ausgebildet. Dieses
ist so ausgeführt, dass bei axialer Belastung das jeweilige
Rohr 50 bzw. 52 verformt wird. Entsprechende Konstruktionen
sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise eine Ausbildung
als Gitterrohr. Die Verformung mindestens eines der Rohre 50 bzw. 52 tritt
auf, wenn eine axiale Druckkraft auf die Lenksäule ausgeübt
wird, also beispielsweise eine Person auf das Lenkrad 42 prallt. Das
obere Lenksäulenteil 24 kann dann entlang des Überlappungsbereichs
sich auf das untere Lenksäulenteil 26 zu bewegen,
die Lenksäule wird dadurch kürzer. Der Überlappungsbereich
ist entsprechend lang ausgelegt, so dass auch bei einer Längsverstellung
des oberen Lenksäulenteiles 24 in seine vorderste,
dem unteren Lenksäulenteil 26 nächste
Position immer noch genügend Raum bleibt, der nicht für die
Längsverstellung, wohl aber für die unfallbedingte Stauchung
der Lenksäule benutzt wird. Der Überlappungsbereich
wird somit doppelt verwendet.
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Insoweit
bezieht sich die Erfindung auch auf eine Lenkbetätigungseinheit
für ein Kraftfahrzeug, die einen am Kraftfahrzeug zu befestigenden
Träger und eine Lenksäule aufweist, welche um
die Längsachse 22 drehbar ist und ein oberes Lenksäulenteil 24 und
ein unteres Lenksäulenteil 26 aufweist, wobei diese
beiden Lenksäulenteile 24, 26 einen gemeinsamen Überlappungsbereich
haben, wozu das obere Lenksäulenteil einen axial verlaufenen,
ersten unrunden Kupplungsbereich und dass untere Lenksäulenteil 26 einen
axial verlaufenen, zweiten unrun den Kupplungsbereich aufweisen und
diese Kupplungsbereiche im Überlappungsbereich im Eingriff
sind und zwischen den beiden Lenksäulenteilen 24, 26 ein bei
einem Unfall verformbares Element vorgesehen ist, das sich bei einem
Unfall verkürzt, so dass die Gesamtlänge von oberen
Lenksäulenteil 24 und unterem Lenksäulenteil 26 nach
einem Unfall kürzer ist als vor einem Unfall.
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Die
soeben beschriebene Ausführung kann auch für Lenkbetätigungseinheiten
verwendet werden, die eine Längsverstellung und/oder eine
Neigungsverstellung des Lenkrades 42 ermöglichen.
Sie hat gewichtsmäßig große Vorteile
gegenüber den bislang dem Stand der Technik bekannten Lenkbetätigungseinheiten.
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Das
untere Lenksäulenteil 26 ist in seinem unteren
Bereich drehgelagert. Dort oder in Nähe einer Drehlagerung 58 ist
es um eine Kippachse 60 schwenkbar mit dem Träger 20 verbunden.
Hierauf wird im Folgenden näher eingegangen:
Am unteren
Endbereich des unteren Lenksäulenteils 26 befindet
sich ein Gehäuse 62. Zwischen diesem Gehäuse 62 und
dem unteren Lenksäulenteil 26 sind Lagermittel
vorgesehen, die hier als Kugellager ausgeführt sind. Im
Gehäuse 62 ist ein Getriebe angeordnet. Auf den
unteren Endbereich des unteren Lenksäulenteils 26 ist
axial ein Endstück 68 aufgesetzt, das gleichachsig
mit dem unteren Lenksäulenteil 26 ist und gegenüber
diesem um die Längsachse 22 verdrehbar ist. Man
kann dieses Endstück 68 als Teil des unteren Lenksäulenteils 26 betrachten.
Auch dieses Endstück 68 ist durch ein Kugellager
im Gehäuse 62 drehgelagert.
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Das
Getriebe
66 setzt sich aus zwei miteinander verbundenen
Taumelstufen zusammen, sie sind hintereinander geschaltet. Derartige
Taumelstufen sind aus dem Stand der Technik bekannt, nur beispielhaft
wird verwiesen auf
DE
30 13 304 C2 ,
EP
03 40 118 A1 und
EP
02 74 331 A1 . Jede Taumelstufe setzt sich aus einem innenverzahnten
Außenrad und einem außenverzahnten Innenrad zusammen.
Vorzugsweise sind die beiden Taumelstufen baugleich.
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Mit
dem unteren Ende des unteren Lenksäulenteils 26 ist
ein erstes Außenrad 70 drehfest verbunden. In
ihn befindet sich ein erstes Innenrad 72. Dieses ist über
eine Brücke 75 mit einem zweiten Innenrad 74 drehfest
verbunden. Die Brücke 75 hat einen mit den Innenrädern 72, 74 gleichachsigen
Mantel 77. Mit dieser Brücke 75 ist ein
außenverzahnter Zahnring 76 drehfest und spielfrei
im Eingriff. Dieser Zahnring 76 hat eine exzentrische Innenbohrung 79, die
dem Mantel 77 angepasst ist und ihn passgenau aufnimmt.
Der Zahnring 76 ist zentrisch zu den beiden Außenrädern 70, 82.
Der Zahnring 76 ist in Zahneingriff mit einer Schnecke 78 oder
dergleichen, die von einem Verstellmotor 80 angetrieben
wird.
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Das
zweite Innenrad 74 wird von einem zweiten Außenrad 82 umgriffen.
Dieses ist drehfest mit dem Endstück 68 verbunden.
Die Außenräder 70, 82 sind zentrisch
zur Längsachse 22, die beiden Innenräder 72, 74 sind
exzentrisch. Die Außenräder 70, 82 sind
in derselben Drehstellung. Die Innenräder 72, 74 sind
aufgrund ihrer starren Verbindung in derselben Drehstellung. Das
zweite Außenrad 82 wird von einem verzahnten Servoring 84 umgriffen
und ist mit ihm drehfest verbunden, dieser Servoring 84 ist
in Eingriff mit einem Getrieberad 86, das von einem Servomotor 88 angetrieben
wird.
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Alle
beschriebenen Teile sind innerhalb der Karosse eines Kraftfahrzeugs
angeordnet. Sie befinden sich damit nicht in Nähe eines
Lenkgetriebes, beispielsweise einer Zahnstange der Lenkung, sondern
geschützt innerhalb des Raums, in dem sich normalerweise
auch die Passagiere befinden. Dadurch ist ein Abkapseln der Motore 56, 80, 88 gegen Spritzwasser,
Reinigungshochdruckwasser und dergleichen nicht notwendig. Im Einbauzustand
befindet sich das Getriebe 66 oberhalb der Fußhebel
für Bremse usw., insbesondere im Passagierraum.
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In
der gezeigten Ausführung sind beide Motore 80 und 88 dargestellt,
es ist aber möglich, lediglich einen Motor, z. B. nur den
Servomotor 88 oder nur den Verstellmotor 80 vorzusehen.
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Die
Funktion wird zunächst für den Verstellmotor 80 beschrieben:
Ohne die Wirkung des Verstellmotors 80 dreht sich das untere
Lenksäulenteil 26 bei einer Lenkbewegung mit der
gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das Endstück 68.
Dabei bewegt sich die Einheit aus den beiden inneren Zahnrädern 72, 74 mit
derselben Winkelgeschwindigkeit in einem Exzenterabstand um die
Längsachse 22. Die Einheit aus den beiden Innenrädern 72, 74 dreht
bei ihrer Drehbewegung um die Längsachse 22 nicht.
Anders ausgedrückt bleiben dieselben Zähne von
Außenrad 70 bzw. 82 und Innenrad 72 bzw. 74 im
Zahneingriff.
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Wird
nun aber die Anordnung aus den beiden Innenrädern 72, 74 über
den Verstellmotor 80 in die eine oder in die andere Drehrichtung
gedreht, wälzen sich die beiden Innenräder 72, 74 in
dem jeweiligen Außenrad 70 bzw. 82 ab.
Dadurch dreht sich das Endstück 68 mit anderer
Wickelgeschwindigkeit als das untere Lenksäulenteil 26.
Auf diese Weise wird eine Übersetzung bzw. Untersetzung
der Winkelgeschwindigkeit erreicht, mit der das untere Lenksäulenteil 26 und
damit ein Lenkrad 42 gedreht werden. Es ist so möglich,
Lenkausschläge geschwindigkeitsabhängig zu machen.
Bei hoher Geschwindigkeit benötigt man z. B. einen größeren
Drehwinkel am Lenkrad 42, um die gelenkten Vorderräder
in einem gewissen Lenkwinkel zu bewegen, als bei geringerer Geschwindigkeit.
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Über
den Servomotor
88 erfolgt eine Servofunktion, also Unterstützung
des für die Lenkung benötigten Drehmoments. Ein
Benutzer braucht damit nur noch einen Teil des Drehmoments am Lenkrad
42 aufbringen,
das ohne die Servofunktion für einen Lenkeinschlag benötigt
wird. Derartige Servofunktionen sind grundsätzlich bekannt,
nur beispielhaft wird verwiesen auf
US 2003/0209382 A1 ,
EP 1 065 132 A1 und
DE 198 11 977 A1 .
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Diese
vorbekannten servounterstützten Lenkungen, auch EPAS genannt,
befinden sich im Stand der Technik jedoch nicht geschützt
im Innenraum, sondern in Nähe der Vorderachse und müssen
damit gesondert geschützt werden. Alle drei Dokumente zeigen
außerhalb eines Passagierraums angeordnete Servoanordnungen.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass das Getriebe 66 ausgesprochen
klein und leichtgewichtig ausgebildet werden kann. Hierzu wird auf
die Abmessung verwiesen, die unmittelbar aus der Zeichnung zu entnehmen
sind. Der Durchmesser der Außenräder liegt bei
40 bis 45 mm.
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In
der gezeigten Ausführung sind viele Kombinationen möglich.
So kann einerseits nur eine Lenkhilfe erfolgen, wenn der Servomotor 88 entsprechend
angetrieben wird. Der Verstellmotor 80 ist dabei nicht
erforderlich. Andererseits kann lediglich eine variable Übersetzung
innerhalb der Lenksäule erreicht werden, wenn der Verstellmotor 80 entsprechend
angetrieben wird. Auch können beide Funktionen gleichzeitig
vorhanden sein.
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Wie
aus dem gezeigten Ausführungsbeispiel ersichtlich ist,
sind die beiden Motore 80, 88 an einander gegenüberliegenden
Seiten des Gehäuses 62 angeordnet. Ihre Ausgangswellen
verlaufen in y-Richtung. Die mit ihnen verbundenen ersten Verzahnungsteile,
also die Schnecke 78 bzw. das Getrieberad 86,
drehen sich somit um eine Achse, die parallel zur y-Achse ist. Die
beiden Teile sind eng benachbart, ihr radialer Abstand ist geringer
als der Außendurchmesser eines derartigen Getriebeteils.
Es sind Lagermittel vorgesehen, hierzu wird auf die eingezeichneten
Kugellager verwiesen.
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Gegenüber
den bisher bekannten Konstruktionen nach dem Stand der Technik erlaubt
die gezeigte Ausführung eine erhebliche Gewichtsreduktion.
Insbesondere die servounterstützte Lenkung ist gewichtssparend
ausgeführt, da relativ kleine Zahnräder verwendet
werden. Auch die Einrichtung mit dem Verstellmotor 80 für
eine variable Übersetzung des Lenkausschlags ist ausgesprochen
platzsparend und gewichtssparend ausgeführt. Die verwendeten Taumelgetriebe
weisen eine hohe Festigkeit auf und können relativ klein
ausgebildet werden.
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Für
die Funktion sind noch zusätzliche Bauteile nötig.
So ist eine Steuerschaltung für die beiden Motore 80 und 88 erforderlich,
sie ist hier nicht dargestellt, sie ist Stand der Technik. Sie erhält
eingangsseitige Steuerinformationen über die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs, über die Bewegung der Lenksäulenteile 24, 26 und
damit des Lenkrads 42, z. B. durch Beschleunigungssensoren,
Verknüpfung mit ESP usw..
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8 zeigt
einen Spielausgleich. Der Zahnring 76 ist nun zweiteilig,
er weist einen äußeren Ring und ein Exzenterteil 90 auf.
Die Brücke 75 wird von dem Exzenterteil 90 umgriffen,
das im Wesentlichen ringförmig ist, jedoch einen nach außen
weisenden Vorsprung hat, der vorzugsweise dort ist, wo die größte
Exzentrizität vorliegt. Der äußere Ring
des Zahnrings 76 hat ein exzentrisches Innenloch 92,
das für den Vorsprung eine passgenaue Ausnehmung aufweist.
Das Exzenterteil 90 ist drehfest mit dem äußeren
Ring über die seitlichen Schultern des Vorsprungs bzw.
der Ausnehmung verbunden. Zwischen dem Boden der Ausnehmung und
dem gegenüberliegenden freien Ende des Vorsprungs ist eine
starke Feder 94 angeordnet, die den Vorsprung so belastet, dass
er in Richtung zur Längsachse 22 hin belastet ist.
Insgesamt wird somit eine Spielfreiheit erreicht.
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8 zeigt
zudem, wie das beschriebene Enttaumeln zwischen dem Zahnring 76 und
der Brücke 75 stattfindet. Da die Brücke 75 zwischen
den beiden Innenrädern 72, 74 bei Bewegung
taumelt, ist ein Enttaumeln notwendig.
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7 zeigt
Einzelheiten des motorischen Antriebs für die Längsverstellung
der beiden Lenksäulenteile 24, 26 gegeneinander.
Das Stellrohr 52 ist mit einem Zahnkranz 92 verbunden.
Mit diesem ist eine Antriebsschnecke im Eingriff, die Teil des Drehantriebs 56 ist.
Eine Drehung des oberen Lenksäulenteils 24 bewirkt
eine Längenänderung der Länge der Lenksäule.
Um zu vermeiden, dass bei einem Einschlagen des Lenkrades 42 und
demzufolge Drehung des oberen Lenksäulenteils 24 eine
Längenveränderung auftritt, wird in einer ersten
Alternative vorgeschlagen, den Drehantrieb 56 so anzusteuern, dass
das Stellrohr 52 mit der gleichen sich mit der gleichen
Winkelgeschwindigkeit wie das obere Lenksäulenteil 24 dreht.
In einer zweiten Alternative wird vorgeschlagen, zwischen dem Stellrohr 52 und
dem oberen Lenksäulenteil 24 eine schaltbare Kupplung vorzusehen.
Diese schaltbare Kupplung verbindet normalerweise das Stellrohr 52 mit
dem oberen Lenksäulenteil 24. Immer dann, wenn
eine Längsverstellung der beiden Lenksäulenteile 24, 26 gegeneinander
erfolgen soll, also wenn der Drehantrieb 56 angesteuert
wird, wird zuvor die Kupplung gelöst und ist danach der
Zustand gegeben, dass eine Längsverstellung möglich
ist. Für beide Alternativen ist ein Erfassen einer Lenkbewegung
am Lenkrad 42 notwendig. Hierfür ist ein geeigneter
Sensor, z. B. Drehimpulsgeber, vorgesehen. Ein derartiger Sensor
ist der Steuerschaltung für den Servomotor 88 zugeordnet, um
einen Lenkausschlag und damit eine Servounterstützung erfassen
zu können.
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Falls
keine der beiden oben genannten Alternativen oder eine gleichwertige
Vorkehrung getroffen ist, ist die Strecke für die Längsverstellung
in beiden Richtungen durch geeignete Anschläge so begrenzt, dass
noch eine genügende Reststrecke in Längsrichtung 22 für
die Längenveränderung aufgrund der Lenkbewegungen
verbleibt.
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Mittels
einer Längsverstellvorrichtung, die einen ersten Motor
aufweist und die zwischen dem oberen Lenksäulenteil 24 und
dem unteren Lenksäulenteil 26 angeordnet ist,
wird der Abstand in Richtung der Längsachse 22 zwischen
diesen Lenksäulenteilen verändert. Mittels einer
Neigungsverstellvorrichtung, die einen zweiten Motor aufweist, und die
zwischen der Schwenkbrücke 36 und dem Träger 20 angeordnet
ist, wird bewirkt, dass die Schwenkbrücke 36 um
die Trägerachse 38 verschwenkt wird.
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In
den beiden Ausführungsbeispielen sind alle Teile mit den
gleichen Bezugsziffern versehen, so dass die Beschreibung jeweils
auch für das andere Ausführungsbeispiel gilt.
So gilt z. B. die Beschreibung der beiden Achsen 38 und 40 auch
für das erste Ausführungsbeispiel.
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Es
wird vorbehalten, einzelne Merkmale und auch Teilmerkmale aus der
Beschreibung und/oder aus den Ansprüchen beliebig miteinander
zu kombinieren.
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Der
Inhalt der beiden
DE-Anmeldungen
10 2008 063 902 und
10
2008 063 903 vom 19. Dezember 2008 gehört vollinhaltlich
zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung. Die Lenkbetätigungseinheit
wird auch als Lenksäule bezeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007042737
A1 [0002, 0005]
- - US 2008/0229866 A1 [0003]
- - DE 3013304 C2 [0038]
- - EP 0340118 A1 [0038]
- - EP 0274331 A1 [0038]
- - US 2003/0209382 A1 [0045]
- - EP 1065132 A1 [0045]
- - DE 19811977 A1 [0045]
- - DE 102008063902 [0059]
- - DE 102008063903 [0059]