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Die
Erfindung bezieht sich auf eine längenverstellbare Lenkbetätigungseinheit
für ein Kraftfahrzeug, die a) einen am Kraftfahrzeug zu
befestigenden Träger b) eine Lenksäule, die um
eine Längsachse drehbar ist und ein oberes Lenkrohr und
ein unteres Lenkrohr aufweist und c) eine Verstelleinrichtung zur
Verstellung des Abstandes des oberen Lenkrohrs relativ zu dem unteren
Lenkrohr und dem Träger hat.
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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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Bei
der bekannten Lenksäulenverstellvorrichtung ist das Mantelrohr
dazu ausgelegt, die Lenksäule aufzunehmen. Das Mantelrohr
selbst trägt zum Gewicht der Anordnung bei, benötigt
für Herstellung und Montage einen gewissen Aufwand und
beansprucht Platz innerhalb der Konstruktion. Dies ist nachteilig.
Angestrebt wird eine Lenkbetätigungseinheit, die möglichst
ohne ein derartiges Mantelrohr auskommt.
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Demgemäß ist
es Aufgabe der Erfindung, eine Lenkbetätigungseinheit für
ein Kraftfahrzeug anzugeben, die ein deutlich geringeres Gewicht
als eine Lenkbetätigungseinheit hat, die mit einer Lenksäulenverstellvorrichtung
nach der genannten Art ausgerüstet ist, und die zudem aus
weniger Teilen besteht, raumsparender und kostengünstiger
ist.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von der vorbekannten Lenkbetätigungseinheit
dadurch gelöst, dass das obere Lenkrohr einen äußeren
Führungsbereich, insbesondere Zylinderbereich hat, dass
ein Gleitring vorgesehen ist, der an diesem äußeren
Führungsbereich anliegt, dass ein Lager vorgesehen ist, das
eine Lagerachse aufweist, die mit der Längsachse übereinstimmt,
und dass das Lager einerseits am Gleitring und andererseits an einem
Halter, der mit dem Träger drehsicher verbunden ist, festgelegt
ist.
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Diese
Lenkbetätigungseinheit kommt mit möglichst wenigen
Bauteilen aus. Sie hat ein deutlich geringeres Gewicht als nach
dem Stand der Technik hergestellte Lenkbetätigungseinheiten.
Auf ein Mantelrohr kann praktisch vollständig verzichtet
werden. Insbesondere das obere Lenkrohr kann eine hohe Biegesteifigkeit
aufweisen, es hat im Zylinderbereich etwa den Durchmesser einer
Faust eines Menschen. Vorzugsweise ist es hohl ausgebildet. Zur
Gewichtsersparnis kann es aus Leichtmetall gefertigt sein.
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Die
beiden Lenkrohre sind über eine drehfeste Schiebeverbindung
gleichachsig miteinander verbunden. Dadurch wird die Längsverstellung
des oberen Lenkrohrs und damit des daran zu befestigenden Lenkrades
relativ zum unteren Lenkrohr erreicht. Das untere Lenkrohr bewegt
sich gegenüber dem Träger nicht in der Richtung
der Längsachse. Das untere Lenkrohr kann sich gegenüber
dem Träger drehen.
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Durch
den Gleitring wird eine präzise Längsführung
des oberen Lenkrohrs in Bezug auf den Träger erreicht.
Der Gleitring kann fest mit dem Träger verbunden werden,
wenn die Lenkbetätigungseinheit nur längenverstellbar
ist. Ist sie zu sätzlich neigungsverstellbar, bewegt sich
der Gleitring entsprechend gegenüber dem Träger.
In einer vorteilhaften Ausbildung weist hierzu der Träger
eine Schwenkbrücke auf, die mit einem Hauptkörper
des Trägers um eine Trägerachse schwenkbar verbunden
ist, wobei die Trägerachse parallel zur y-Achse ist. Die
Schwenkbrücke ist um eine Schwenkachse schwenkbar mit dem
Halter verbunden, wobei die Schwenkachse ebenfalls parallel zur
y-Achse ist, und das Drehlager ist um eine untere Achse, die parallel
zur y-Richtung verläuft mit dem Träger schwenkbar
verbunden.
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Außerhalb
des Gleitrings befindet sich das Lager, das ein Innenteil und ein
Außenteil hat. Das Innenteil ist mit dem Gleitring verbunden,
das Außenteil liegt gegen Drehbewegungen gesichert am Träger fest.
Hierzu ist ein Halter vorgesehen, der das Außenteil aufweist.
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Die
beiden Lenkrohre sind über eine Schiebekupplung miteinander
verbunden. Sie hat einen ersten unrunden Kupplungsbereich und einen
zweiten unrunden Kupplungsbereich, die im Überlappungsbereich
in Eingriff sind. Dieser Eingriff erfolgt über eine Strecke,
die mindestens der Strecke der Längsverstellung der Lenkbetätigungseinheit
entspricht.
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Zur
Verstellung des Abstandes zwischen den beiden Lenkrohren wird vorzugsweise
eine Gewindeverstellung vorgesehen. Hierzu hat das obere Lenkrohr
einen ersten Gewindebereich. Dieser ist mit einem zweiten Gewindebereich
in Eingriff. Der zweite Gewindebereich ist an einem Bauteil ausgebildet, das
so angeordnet ist, dass der zweite Gewindebereich um die Längsachse
drehbar ist, aber nicht in Richtung der Längsachse bewegbar
ist. In einer bevorzugten Ausführung ist das Bauteil ein
Stellrohr, das das untere Lenkrohr umgreift. Durch Drehen des Stellrohrs
um seine Achse, die mit der Längsachse zusammenfällt,
kann das obere Lenkrohr in Längsrichtung verstellt werden.
Dabei ist das Stellrohr bei der Drehbewegung ortsfest. Beispielsweise
ist dem Stellrohr ein Elektromotor zugeordnet, der das Stellrohr
dreht.
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Der
erste Gewindebereich kann als Außengewinde am oberen Lenkrohr
vorgesehen sein. In einer besonders bevorzugten Ausführung
hat das obere Lenkrohr ein Hüllrohr und ist der erste Gewindebereich
als Innengewinde an diesem Hüllrohr ausgebildet. Entsprechend
ist dann der zweite Gewindebereich ein Außengewinde.
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In
bevorzugter Weiterbildung hat die Lenkbetätigungseinheit
einen Lenkstockträger. Damit dieser immer im gleichen Abstand
vom oberen Ende des oberen Lenkrohrs und damit von einem Lenkrad
ist, ist eine Schiebeeinrichtung vorgesehen, die den Lenkstockträger
mit dem Halter verbindet. Diese Schiebeeinrichtung kann in Längsrichtung
zumindest dieselbe Schiebestrecke durchfahren, wie die Strecke der
Längsverstellung. Die Schiebeeinrichtung weist vorzugsweise
ein erstes Schiebeteil, das mit dem Halter verbunden ist, und ein
zweites Schiebeteil auf, das mit dem Lenkstockträger verbunden
ist. Diese Schiebeteile können, müssen aber nicht
als Rohre ausgebildet sein. Sie können insbesondere als Halbrohrschale
ausgebildet sein, die sich nur über etwa 180° um
die Längsachse erstreckt. Sie haben eine Längsführung,
beispielsweise ist in einem Teil ein Vorsprung vorgesehen, der in
ein in Längsrichtung verlaufendes Langloch des anderen
Teils eingreift. Zwischen den beiden Teilen ist eine Drehsicherung
gegeben.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung ist eines der Rohre, insbesondere
das Hüllrohr, als verformbares Element ausgebildet, das
sich bei unfallbedingter Belastung in axialer Richtung verkürzt.
Es kann beispielsweise als Gitterrohr ausgebildet sein. Geeignete
Konstruktionen gehören zum Stand der Technik.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen
Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines nicht
einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels
der Erfindung, das im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung einer Lenkbetätigungseinheit
mit Blickrichtung schräg hinten oben,
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2:
eine Untersicht der Lenkbetätigungseinheit nach 1,
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3:
ein Schnittbild entlang der Schnittlinie III-III in 2,
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4:
eine perspektivische Ansicht der Lenkbetätigungseinheit
nach 1, jedoch nun von der anderen Seite und bei stärker
seitlicher Ansicht mehr von der Seite,
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5:
ein Schnittbild entlang der Schnittlinie IV-IV in 3,
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6:
eine vergrößerte Darstellung des Details VI, das
durch eine strichpunktierte Linie in 3 umgrenzt
ist,
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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 geradeaus, die y-Richtung ist in der
Fahrebene und quer zur normalen Bewegungsrichtung, die z-Richtung
geht senkrecht nach oben.
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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 Lenkrohr 24 und ein unteres Lenkrohr 26 hat.
Diese Rohre haben einen gemeinsamen Überlappungsbereich.
Innerhalb des Überlappungsbereichs ist das untere Lenkrohr 26 in das
obere Lenkrohr 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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Im
Ausführungsbeispiel ist das untere Lenkrohr 26 als
Vollrohr ausgebildet. Das obere Lenkrohr 24 ist ein Hohlrohr,
es hat große Abmessungen. In einem Zylinderbereich 28,
der sich in Längsrichtung zumindest über die Strecke
der Längenverstellung erstreckt, ist der Außendurchmesser
zwischen 35 und 60 mm, er ist vorzugsweise größer
als 45 mm. In diesem Zylinderbereich 28 ist die Oberfläche
des oberen Lenkrohrs 42 präzise und glatt ausgeführt. Der
Zylinderbereich 28 wird von einem Gleitring 30 umgriffen.
Er ist aus Kunststoff gefertigt. Er hat vorzugsweise eine Vorspannung.
Jegliches Spiel in radialer Richtung ist soweit wie möglich
eliminiert. Der Gleitring 30 kann in Längsrichtung über
den Zylinderbereich 28 gleiten. Radial außerhalb
des Gleitrings 30 befindet sich ein Lager 32.
Es hat einen inneren Teil, der mit dem Gleitring 30 verbunden
ist und einen äußeren Teil, der an einem Halter 34 festliegt.
Dieser Halter 34 hat Ringform. An ihm greift 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. 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
Hauptkörper des Trägers 20 angeordnet
und ermöglicht eine Schwenkbewegung. Dadurch ist eine Neigungsverstellung
der beiden Lenkrohre 24, 26 relativ zum Träger 20 möglich.
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In
einer anderen, nicht dargestellten Ausbildung ist der Zylinderbereich 28 unrund
und ist entsprechend der Gleitring 30 formmäßig
angepasst. Der Gleitring 30 gleitet in Richtung der Längsachse mit
möglichst wenig Spiel entlang des Zylinderbereichs, kann
sich aber nicht um die Längsachse 22 drehen. Aufgabe
des führungs- bzw. Zylinderbereichs und des Gleitrings 30 ist
eine Längsführung in Richtung der Längsachse 22.
Es ist bei der dargestellten Ausbildung des Führungsbereichs
als Zylinderbereich möglich, auf das Lager zu verzichten
und die Drehbewegung dem Gleitring 30 zu übertragen.
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Vom
Halter 34 erstreckt sich nach hinten, zum freien Ende des
oberen Lenkrohrs 24 hin, eine Schiebeeinrichtung 44.
Sie hat zwei in Längsrichtung 22 hintereinander
angeordnete Halbschalen, hierzu wird insbesondere auf 5 verwiesen.
Die beiden Halbschalen greifen von oben über das obere
Lenkrohr 24. Sie sind über eine Längsführung,
die sich in Richtung der Längsachse 22 erstreckt, um
eine Strecke gegeneinander verschiebbar, die zumindest der Strecke
der Längsverstellung entspricht. Die beiden Teile sind
nicht gegeneinander drehbar. Der erste Teil ist am Halter 34 festgelegt.
Am zweiten Teil ist ein Lenkstockträger 46 bekannter
Bauart befestigt. Durch die Schiebeeinrichtung 44 ist sichergestellt, dass
der Lenkstockträger 46 nicht um die Längsachse 22 verschwenkt
werden kann. Der Lenkstockträger 46 ist von einer
Drehbewegung der Lenksäule entkoppelt, kann jedoch in Richtung
der Längsachse 22 bewegt werden kann. Er kann
auf diese Weise mit einem (nicht dargestellten) Lenkrad verbunden
werden, das relativ zum Lenkstockträger 46 drehbar
ist, und hat immer die gleiche Distanz vom Lenkrad.
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Das
obere Lenkrohr 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 Lenkrohr 24 fest verbunden und endet mit
dem oberen Lenkrohr 24 an gleicher Stelle außerhalb
des untern Lenkrohrs 26. Es bildet mit dem Lenkrohr 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 Lenkrohr 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 Lenkrohr 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 prallt. Das obere
Lenkrohr 24 kann dann entlang des Überlappungsbereichs
sich auf das untere Lenkrohr 26 zubewegen, die Lenksäule
wird dadurch kürzer. Der Überlappungsbereich ist
entsprechend lang ausgelegt, so dass auch bei einer Längsverstellung
des oberen Lenkrohres 24 in seine vorderste, dem unteren
Lenkrohr 26 nächste Position immer noch genügend Raum
bleibt, der nicht für die Längsverstellung, wohl aber
für die unfallbedingte Stau chung der Längssäule
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
eine Längsachse 22 drehbar ist und ein oberes
Lenkrohr 24 und ein unteres Lenkrohr 26 aufweist,
wobei diese beiden Lenkrohre 24, 26 einen gemeinsamen Überlappungsbereich
haben, wozu das obere Lenkrohr einen axial verlaufenen, ersten unrunden
Kupplungsbereich und dass untere Lenkrohr 26 einen axial
verlaufenen, zweiten unrunden Kupplungsbereich aufweisen und diese
Kupplungsbereiche im Überlappungsbereich im Eingriff sind
und zwischen den beiden Lenkrohren 24, 26 ein
bei einem Unfall verformbares Element vorgesehen ist, das sich bei
einem Unfall verkürzt, so dass die Gesamtlänge
von oberen Lenkrohr 24 und unterem Lenkrohr 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 des Lenkrades
ermöglichen. Sie hat gewichtsmäßig große
Vorteile gegenüber den bislang dem Stand der Technik bekannten
Lenkbetätigungseinheiten.
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Das
untere Lenkrohr 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 Lenkrohrs 26 befindet sich ein Gehäuse 62.
Zwischen diesem Gehäuse 62 und dem unteren Lenkrohr 26 sind
Lagermittel 64 vorgesehen, die hier als Kugellager ausgeführt
sind. Im Gehäuse 62 ist ein Getriebe 66 angeordnet.
Auf den unteren Endbereich des unteren Lenkrohrs 26 ist
axial ein Endstück 68 aufgesetzt, das gleichachsig
mit dem unteren Lenkrohr 26 ist und gegenüber
diesem um die Längsachse 22 verdrehbar ist. Man
kann dieses Endstück 68 als Teil des unteren Lenkrohrs 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 Lenkrohrs 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 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 exzentische 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
Lenkrohr 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 Lenkrohr 26. Auf diese
Weise wird eine Übersetzung bzw. Untersetzung der Winkelgeschwindigkeit
erreicht, mit der das untere Lenkrohr 26 und damit ein
Lenkrad gedreht werden. Es ist so möglich, Lenkausschläge
geschwindigkeitsabhängig zu machen. Bei hoher Geschwindigkeit
benötigt man z. B. einen größeren Drehwinkel
am Lenkrad, 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 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 verwie sen, 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 Gewichtsreduktion um mehr als
50%. 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 Lenkrohre 24, 26 und
damit des Lenkrads usw.
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8 zeigt
einen Speilausgleich. 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 Lenkrohre 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 Lenkrohrs 24 bewirkt eine Längenänderung
der Länge der Lenksäule. Um zu vermeiden, dass
bei einem Einschlagen des Lenkrades und demzufolge Drehung des oberen
Lenkrohrs 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 Lenkrohr 24 dreht.
In einer zweiten Alternative wird vorgeschlagen, zwischen dem Stellrohr 52 und
dem oberen Lenkrohr 24 eine schaltbare Kupplung vorzusehen.
Diese schaltbare Kupplung verbindet normalerweise das Stellrohr 52 mit
dem oberen Lenkrohr 24. Immer dann, wenn eine Längsverstellung
der beiden Lenkrohre 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
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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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007042737
A1 [0002]
- - US 2008/0229866 A1 [0003]
- - DE 3013304 C2 [0037]
- - EP 0340118 A1 [0037]
- - EP 0274331 A1 [0037]
- - US 2003/0209382 A1 [0044]
- - EP 1065132 A1 [0044]
- - DE 19811977 A1 [0044]