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Die Erfindung betrifft eine insbesondere elektromechanische Servolenkung mit einer Lenksäule und mit einem zur Einleitung eines Drehmoments bestimmten elektrischen Antrieb, welcher an einer Aufnahme entgegen einer vorbestimmten Fixierkraft aufgrund einer insbesondere unfallbedingten äußeren, die Fixierkraft überschreitenden Krafteinwirkung aus einer Arbeitsposition in eine Crashposition schwenkbeweglich fixiert ist.
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Elektrisch angetriebene Servolenkungen sind in der Praxis bereits vielfach im Einsatz und somit durch offenkundige Vorbenutzung allgemein bekannt. Der wesentliche Vorteil des elektrischen Antriebs liegt darin, die Lenkung adaptiv auszulegen und auch durch Assistenzsysteme überlagern zu können, indem durch den Antrieb die mechanische Lenkbewegung des Fahrers mit einer unterstützenden Hilfskraft überlagert wird. Die Steuerung erlaubt eine Lenkradmomentänderung beispielsweise in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Derartige elektromechanische Servolenkungen werden auch als EPS-(Electric Power Steering), EPAS-(Electric Power Assisted Steering) oder als sogenanntes SbW-(Steer-by-Wire)Lenksystem bezeichnet.
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Bei elektromechanischen Servolenkungen unterstützt und überlagert ein programmgesteuerter Elektrostellmotor als Antrieb an der Mechanik der Lenksäule oder des Lenkgetriebes die Lenkbewegungen des Fahrers. Hierzu wird ein Soll-Lenkmoment ermittelt, das an einem Lenkrad angelegt wird, um die von dem Fahrer aufgebrachte Kraft zu unterstützen oder der von dem Fahrer aufgebrachten Kraft entgegenzuwirken.
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Aktuell eingesetzte Lenksysteme generieren auf der Basis einer anliegenden Zahnstangenkraft ein Motormoment, um dem Fahrer die entsprechende Lenkunterstützung bereitzustellen.
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Aus der
US 2002/0070618 A1 ist eine elektromechanische Servolenkung bekannt, bei der eine mögliche Verletzungsgefahr bei einem Unfall vermindert werden soll, wenn der Fahrer mit seinem Bein auf den elektrischen Antrieb bzw. die daran angeordneten Prallflächen auftrifft. Hierzu ist der Antrieb derart fixiert, dass bei einem Aufprall des Fahrers ein Drehmoment um die Drehachse des Antriebs erzeugt und die Halterung des Antriebs gelöst wird. Hierdurch kann der Antrieb aus dem Gefahrenbereich entfernt werden, sodass das Verletzungsrisiko für den Fahrer wesentlich vermindert ist.
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Es ist verständlich, dass bereits eine geringfügige Abweichung der tatsächlichen Kraftwirkrichtung von der theoretischen Kraftwirkrichtung dazu führt, dass sich der Antrieb nicht in gewünschter Weise löst. In einem solchen Fall führt die Krafteinwirkung dazu, dass sich die gesamte Lenksäule aufrichtet und die Wirksamkeit der an dem Lenkrad vorhandenen passiven Unfallschutzelemente ebenso wie beispielsweise die Funktion des Airbags beeinträchtigt werden könnten.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Servolenkung der eingangs genannten Art so auszuführen, dass der Insassenschutz in einfacher Weise verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Servolenkung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also eine Servolenkung vorgesehen, bei welcher der Antrieb entgegen der Fixierkraft aufgrund der die Fixierkraft überschreitenden Krafteinwirkung um die Längsachse der Lenksäule, insbesondere der unteren Lenksäule, schwenkbeweglich ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass selbst bei hohen äußeren Krafteinwirkungen die Unfallschutzmaßnahmen, beispielsweise vorhandene aktive oder passive Crashelemente, unabhängig von der dabei eintretenden Verlagerung des Antriebs durch eine Schwenkbewegung um die untere Lenksäule uneingeschränkt funktionsfähig sind. Der Schutz der Fahrzeuginsassen wird dadurch wesentlich verbessert. Dabei soll unter dem Begriff der äußeren Krafteinwirkung jede im Kollisionsfall auftretende unmittelbare oder mittelbare Krafteinleitung verstanden werden, unabhängig von einer direkten Einwirkung auf die Fahrzeuginsassen. Dabei wird die Fixierkraft so bestimmt, dass diese im gewöhnlichen Betrieb des Kraftfahrzeugs nicht erreicht wird, insbesondere also eine unbeabsichtigte Auslösung ausgeschlossen ist.
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Die Aufnahme für den Antrieb könnte mit einer Sollbruchstelle ausgestattet sein, um so bei Überschreiten der vorbestimmten Krafteinwirkung eine zuverlässige Trennung zu erreichen. Besonders praxisgerecht ist es hingegen, wenn der Antrieb kraftschlüssig fixiert ist. Indem der Antrieb kraftschlüssig, beispielsweise mittels einer Klemmverbindung an der Aufnahme fixiert ist, wird eine einfache Anpassung der vorbestimmten Fixierkraft ermöglicht. So kann die Fixierkraft beispielsweise in Abhängigkeit von Fahrzeugvarianten oder Ausstattungsvarianten bzw. abweichenden gesetzlichen Vorgaben unterschiedlich eingestellt werden. Zudem kann die Aufnahme nach einem Unfall gegebenenfalls wiederverwendet werden.
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Die Schwenkbewegung könnte je nach Wirkrichtung der Krafteinwirkung in unterschiedliche Drehrichtungen in Bezug auf die Mittelachse der Lenksäule erfolgen. Besonders sinnvoll ist es hingegen, wenn die Schwenkbewegung des Antriebs auf eine Schwenkrichtung begrenzt ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Antrieb auch unter unvorhersehbaren äußeren Krafteinwirkungen bzw. Verformungen nicht in den Fußraum des Kraftfahrzeugs hineingeschwenkt und dadurch das Verletzungsrisiko erhöht wird.
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Bei einer weiteren. ebenfalls besonders praxisnahen Variante wird ein Zurückschwenken des Antriebs aus der Crashposition in eine weitere Position vermieden, wenn der Antrieb nach einer Schwenkbewegung in der Crashposition verrastet und nur durch einen manuellen Eingriff aus der Crashposition gelöst werden kann. Wenn der Antrieb diese vorbestimmte Crashposition erreicht hat, wird eine weitere Schwenkbewegung wirkungsvoll verhindert. Insbesondere wird dadurch der Schwenkwinkel so begrenzt, dass die im Hinblick auf den Insassenschutz optimale Crashposition sicher eingehalten wird, selbst wenn es zu einer weiteren oder fortgesetzten äußeren Krafteinwirkung kommt.
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Vorzugsweise ist der Antrieb mittels einer Kulissenführung oder einer Schiebeführung entlang einer definierten Bewegungsbahn begrenzt schwenkbeweglich. Hierdurch wird eine unkontrollierte Bewegung des Antriebs oder gar eine vollständige Trennung des Antriebs von der Aufnahme verhindert.
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Die kraftschlüssige Fixierung kann durch beliebige, an sich bekannte Maschinenelemente realisiert werden. Beispielsweise sind in einer einfachen Variante ineinander eingreifende Profile einsetzbar, deren Fixierkraft durch eine Materialvorspannung realisiert sein kann. Besonders zuverlässig ist hingegen eine bevorzugte Variante, bei welcher die kraftschlüssige Fixierung mittels eines in zumindest einem Langloch geführten Fixierelements realisiert ist, wobei das Fixierelement, beispielsweise ein Gewinde oder eine Schraube, mit einem das Langloch überdeckenden Kopf gegen den Randbereich kraftschlüssig anliegt.
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Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Variante wird dann erreicht, wenn zugleich mit der Schwenkbewegung eine elektrische Energieversorgung unterbrochen ist, sodass ein weiterer oder erneuter Betrieb des Antriebs unterbrochen bzw. ausgeschlossen wird und damit ein unerwünschter Eingriff des Antriebs in die Lenkung oder eine anderweitige Krafteinleitung des Antriebs zuverlässig ausgeschlossen werden kann.
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Eine andere, ebenfalls besonders bevorzugte Variante wird erreicht, wenn der Antrieb mit einem Getriebe zu einer Baueinheit verbunden ist, welche um die Längsachse der Lenksäule schwenkbeweglich ist. Indem der Antrieb gemeinsam mit dem Getriebe zu einer Baueinheit verbunden ist, wird eine einfache Fixierung der Einheit realisiert.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
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1 abschnittsweise im Bereich des Fußraums eine elektromechanische Servolenkung in einer Arbeitsposition;
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2 eine Crashsituation der in 1 gezeigten Servolenkung;
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3 die in 1 gezeigte Arbeitsposition der Servolenkung in einer weiteren Ansicht;
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4 eine Crashsituation der Servolenkung in der in 3 gezeigten Ansicht.
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Anhand der 1 bis 4 werden nachstehend die erfindungswesentlichen kollisionsoptimierten Eigenschaften einer elektromechanischen Servolenkung 1 zur Verbesserung des Insassenschutzes näher dargestellt. Die Servolenkung 1 ist mit einer Lenksäule 2 ausgestattet, an welcher ein der Einleitung eines Drehmoments dienender elektrischer Antrieb 3 mittels einer Aufnahme 4 fixiert ist. Dabei ist der elektrische Antrieb 3 mit einem Getriebe 5 zu einer Baueinheit zusammengefasst. Die Aufnahme 4 ist an der Lenksäule 2 unlösbar fixiert und umfasst mehrere zu der Längsachse 6 der Lenksäule 2 koaxial angeordnete Langlöcher 7. Diese nehmen jeweils ein als Schraube ausgeführtes Fixierelement 8 auf, sodass durch das Anzugsdrehmoment der jeweiligen Schraube zugleich deren Fixierkraft bestimmt ist. Entgegen dieser vorbestimmten Fixierkraft ist die Baueinheit aufgrund einer insbesondere unfallbedingten äußeren, die Fixierkraft überschreitenden Krafteinwirkung F aus einer in den 1 und 3 gezeigten Arbeitsposition in eine in den 2 und 4 gezeigte Crashposition schwenkbeweglich. Eine solche äußere Krafteinwirkung entsteht beispielsweise durch die bei einem Unfall verformungsbedingt verursachte Verlagerung eines Pedalbocks 9, welcher dabei auf den Antrieb 3 auftrifft. Die Schwenkbewegung der Baueinheit aus Antrieb 3 und Getriebe 5 ist durch die Abmessungen der Langlöcher 7 begrenzt, sodass die Verlagerung von der in 3 erkennbaren Arbeitsposition in die in 4 erkennbare Crashposition durch die entsprechenden Endlagen definiert ist. Durch die Verlagerung in die Crashposition wird sichergestellt, dass selbst bei hohen äußeren Krafteinwirkungen die Unfallschutzmaßnahmen unabhängig von der dabei eintretenden Verlagerung des Antriebs 3 durch eine Schwenkbewegung uneingeschränkt funktionsfähig sind. Der Schutz der Fahrzeuginsassen wird dadurch wesentlich verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Servolenkung
- 2
- Lenksäule
- 3
- Antrieb
- 4
- Aufnahme
- 5
- Getriebe
- 6
- Längsachse
- 7
- Langloch
- 8
- Fixierelement
- 9
- Pedalbock
- F
- Krafteinwirkung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2002/0070618 A1 [0005]
