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Die Erfindung betrifft eine Positionierungsvorrichtung für ein höhen- und neigungsverstellbares Lenkrad eines Kraftfahrzeugs.
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Die meisten der bekannten Lenkrad-Positionierungseinrichtungen sind kompliziert gestaltet und damit relativ teuer. Dies trifft insbesondere auf Lenkrad-Positionierungseinrichtungen zu, bei denen die Lenkradverstellung elektromotorisch erfolgt.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Positionierungsvorrichtung für ein Lenkrad bereitzustellen, die Nachteile herkömmlicher Positionierungsvorrichtungen für ein Lenkrad vermeidet. Die Positionierungsvorrichtung für ein Lenkrad soll insbesondere einen vereinfachten Aufbau aufweisen, kostengünstig herstellbar und montierbar sein sowie von Hand betätigbar sein.
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Diese Aufgaben werden durch eine Positionierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Positionierungsvorrichtung für ein höhen- und neigungsverstellbares Lenkrad eines Kraftfahrzeugs eine Lenkwelle, die für eine Fahrzeuglenkung auf ein Lenkgetriebe einwirkt und einen oberen Endabschnitt aufweist, der antriebsmäßig oben mit dem Lenkrad und unten über ein Gelenk, vorzugsweise ein Kardangelenk, mit einem nachfolgenden Lenkwellenabschnitt gekoppelt ist, der in bzw. an einem anschließenden Lenkwellenabschnitt axial verschiebbar, aber verdrehungsgesichert angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Positionierungsvorrichtung umfasst ferner eine das Lenkrad lagernde Tragkonsole und eine Halterung für die Tragkonsole. Ferner weist die Tragkonsole einen abstehenden Tragarm auf, der für eine Neigungsverstellung des Lenkrads schwenkbar an der Halterung angelenkt ist. Vorzugsweise ragt der Tragarm seitlich außen nach unten ab, so dass der unter dem Lenkrad vorhandene Raumbereich ausgenutzt werden kann, ohne die Beweglichkeit der Fahrerbeine zu stark einzuschränken. Eine Möglichkeit der erfindungsgemäßen Realisierung sieht vor, dass der Tragarm eine quer durchgehende Lagerbohrung aufweist und über eine die Lagerbohrung durchdringende Lagerachse für die Neigungsverstellung des Lenkrads schwenkbar an der Halterung angelenkt ist.
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Ferner kann die Halterung selbst wiederum an einer fahrzeugfesten Kulisse angelenkt und längs deren Führungskulisse für eine Höhenverstellung des Lenkrades verschiebbar sein. Vorzugsweise ist die Halterung längs der Führungskulisse im Wesentlichen parallel zur Lenkwelle verschiebbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Halterung mit einer durch einen Handgriff betätigbaren Klemmeinrichtung verbunden, mittels der eine Seitenfläche des Tragarms der Tragkonsole als auch eine Seitenfläche der Kulisse festklemmbar oder für die Lenkradverstellung freigebbar sind. Damit kann die Positionierungsvorrichtung auf einfache Weise von Hand betätigt werden.
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Vorzugsweise weist die Klemmeinrichtung zwei in einem der Kulisse abgewandten und vor der Lenkwelle angeordneten Bereich an der Halterung schwenkbar angelenkte Klemmbacken auf, mittels der die Seitenflächen sowohl des Tragarms als auch jene der Kulisse zwischen zwei Halterungsplatten der Halterung festklemmbar oder für die Lenkradverstellung freigebbar sind. Damit kann ein effektiver Festklemmmechanismus auf konstruktiv einfache Weise bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Variante ist die Halterung mit ihren Halterungsplatten mittels Kulissensteinen an der fahrzeugfesten Kulisse angelenkt und längs deren Führungskulisse etwa parallel zur Lenkwelle bzw. Lenksäule für die Höhenverstellung des Lenkrades verschiebbar.
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Ein weiterer Vorzug der Erfindung liegt darin, dass der Handgriff und die Klemmbacken der Klemmeinrichtung als bauliche Einheit durch ein einstückiges Kunststoff- oder Metallgussteil gebildet sein können. Dies ermöglicht eine weitere Reduzierung der Material- und Montagekosten.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Klemmbacken der Klemmeinrichtung in einem der Kulisse gegenüber liegend vor der Lenksäule angeordneten Bereich der beiden Halterungsplatten an den beiden Halterungsplatten mittels einer eine Querbohrung durchdringenden Lagerachse schwenkbar gelagert sein. Gemäß dieser Variante kann der Handgriff im Bereich dieser Anschlussstelle mit den Klemmbacken verbunden sein.
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Ferner sind die beiden Halterungsplatten der Halterung im Klemmfall mit ihren Innenflächen an den seitlichen Außenflächen des Tragarms und den parallelen Seitenflächen der Kulisse anpressbar, und zwar vorzugsweise über unter einem spitzen selbst hemmenden Winkel zur Vertikalen stehende innere Klemmflächen an den Klemmbacken, die mit hierzu parallelen schrägen äußeren Klemmflächen an den Halterungsplatten zusammenwirken und bei Verschwenkung der Klemmbacken die Halterungsplatten in Richtung aufeinander zu drücken.
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Zur Sicherstellung einer permanenten, je nach Verschwenkstellung der Klemmeinrichtung mehr oder weniger starken Klemmkraft können die Klemmbacken der Klemmeinrichtung durch eine vorgespannte Druckfeder oder einen Federbügel an die Halterungsplatten angedrückt sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der obere Endabschnitt der Lenkwelle in der Tragkonsole drehbar, aber axial fixiert gelagert und trägt an einem oberen Ende des oberen Endabschnitts ein daran drehfest angeordnetes Zahnrad. Ferner ist in der Tragkonsole achsparallel und mit bestimmtem Abstand zu diesem Lenkwellen-Endabschnitt das Lenkrad mit seiner Lagerachse drehbar und axial fixiert gelagert. Ferner trägt das Lenkrad unterhalb seines Lenkradkranzes einen mit diesem mittelbar verbundenen und koaxial zu diesem angeordneten Zahnkranz, mit dessen Innenverzahnung das Zahnrad mit seiner Außenverzahnung in Eingriff steht und solchermaßen eine Übersetzung realisiert ist, die bei einer Lenkradumdrehung eine mehrfache Umdrehung der Lenkwelle ergibt.
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Ein weiterer Vorzug der Erfindung liegt somit darin, dass die Positionierungsvorrichtung gleichzeitig so ausgebildet werden kann, dass die Lenkarbeit bei Betätigung des Lenkrads für den Fahrer reduziert wird und ein besserer Kontakt zur Fahrbahn vermittelt wird, so dass in kritischen Fahrsituationen schnellere sowie effektivere Lenkmanöver ermöglicht werden.
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Um besonders kurze Lenkwege und schnelle Lenkmanöver zu ermöglichen, können hierbei die Teilkreisdurchmesser der Außenverzahnung des Zahnrades und der Innenverzahnung des Zahnkranzes und damit das Übersetzungsverhältnis dieser Zahnradpaarung vorteilhafterweise so gewählt werden, dass sich mit einer Vollumdrehung des Lenkrades drei Vollumdrehungen der Lenkwelle ergeben.
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Ferner kann das Lenkrad in einer zum Lenkrad parallelen Ebene eine mittelbar mit diesem verbundene Bodenplatte aufweisen, die im Randbereich ihrer Unterseite koaxial zur Lenkradachse den Zahnkranz trägt und mit der unten vorspringenden Lagerache verbunden ist, über die das Lenkrad in der Tragkonsole gelagert ist.
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Gemäß einer weiteren Variante ist die Lagerachse des Lenkrades als Hohlachse ausgebildet. Gemäß dieser Variante kann im Innenraum des Lenkradkranzes ein Trägergehäuse angeordnet sein, das wenigstens einen Airbag aufnimmt, und über mehrere an seiner Unterseite angeordnete Lagerrollen an der Oberseite der Bodenplatte abgestützt ist und über eine zentrale, unten vorspringende Hohlachse in der Hohlachse des Lenkrades radial fixiert sowie durch geeignete Mittel verdrehungsgesichert und axial fixiert an der Tragkonsole festgelegt ist.
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Gemäß dieser Variante können elektrische Versorgungs- und/oder Steuerleitungen durch die Hohlachse am Trägergehäuse hindurch und intern des Trägergehäuses zum Airbag und gegebenenfalls weiteren elektrischen Organen hingeführt sein, so dass diese platzsparend und geschützt innerhalb der Lenkvorrichtung angeordnet sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der obere Endabschnitt der Lenkwelle mit einem unten aus der Tragkonsole herausragenden Ende über ein Kardangelenk mit einem unten nachfolgenden Teil der Lenkwelle verbunden, das drehfest, aber axial verschiebbar in einem weiteren Teil der Lenkwelle aufgenommen und solchermaßen sowohl eine Verschwenkung als auch eine Höhenverstellung der Tragkonsole mit dem daran angeordneten Lenkrad durchführbar ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beispielsweise und exemplarisch unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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1 zeigt eine Seitenansicht einer Positionierungsvorrichtung für ein Lenkrad gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt einen Querschnitt durch ein Trägergehäuse im Lenkrad gemäß 1 und dessen Hohlachse gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 zeigt den Querschnitt aus 1 mit dem eingebauten Trägergehäuse aus 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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4 zeigt eine Seitenansicht eines Teils der Positionierungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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5 zeigt eine Seitenansicht im Schnitt eines Teils der Positionierungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine Draufsicht im Schnitt einer Lenkvorrichtung für ein höhen- und neigungsverstellbares Lenkrad 3 eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Positionierungsvorrichtung umfasst eine Lenkwelle 2, die für eine Fahrzeuglenkung auf ein Lenkgetriebe einwirkt und einen oberen Endabschnitt 4 aufweist, der antriebsmäßig oben mit dem Lenkrad 3 und unten über ein Kardangelenk 22 mit einem nachfolgenden Lenkwellenabschnitt 23 gekoppelt ist, der in bzw. an einem anschließenden Lenkwellenabschnitt 24 axial verschiebbar, aber verdrehungsgesichert angeordnet ist.
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Die Positionierungsvorrichtung weist eine das Lenkrad 3 lagernde Tragkonsole 5 und eine Halterung 28 für die Tragkonsole 5 auf. Die Tragkonsole 5 weist einen seitlich außen nach unten abragenden Tragarm 25 auf, der für eine Neigungsverstellung des Lenkrads 3 schwenkbar an der Halterung 28 angelenkt ist. Der Tragarm 25 weist eine quer durchgehende Lagerbohrung 26 auf und ist über eine die Lagerbohrung 26 durchdringende Lagerachse 27 für die Neigungsverstellung des Lenkrads 3 schwenkbar an der Halterung 28 angelenkt.
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Die Halterung 28 selbst ist wiederum an einer fahrzeugfesten Kulisse 29 angelenkt und längs deren Führungskulisse 30 im Wesentlichen parallel zur Lenkwelle 2 für eine Höhenverstellung des Lenkrades 3 verschiebbar.
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Die Halterung 28 ist mit einer durch einen Handgriff 31 betätigbaren Klemmeinrichtung 32 verbunden, mittels der eine Seitenfläche des Tragarms 25 der Tragkonsole 5 als auch eine Seitenfläche der Kulisse 29 festklemmbar oder für die Lenkradverstellung freigebbar sind.
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Die Halterung 28 ist mit ihren Halterungsplatten 35, 36 mittels Kulissensteinen 39 an der fahrzeugfesten Kulisse 29 angelenkt und längs deren Führungskulisse 30 etwa parallel zur Lenkwelle 2 bzw. Lenksäule 1 für die Höhenverstellung des Lenkrades 3 verschiebbar.
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Wie in der vergrößerten Darstellung in 5 gezeigt, weist die Klemmeinrichtung 32 zwei in einem der Kulisse 29 abgewandten und vor der Lenkwelle 2 angeordneten Bereich an der Halterung 28 schwenkbar angelenkte Klemmbacken 33, 34 auf, mittels der die Seitenflächen 25a, 25b, 29a, 29b sowohl des Tragarms 25 als auch jene der Kulisse 29 zwischen zwei Halterungsplatten 35, 36 der Halterung 28 festklemmbar oder für die Lenkradverstellung freigebbar sind. Hierbei sind der Handgriff 31 und die Klemmbacken 33, 34 der Klemmeinrichtung 32 als bauliche Einheit durch ein einstückiges Kunststoff- oder Metallgussteil gebildet.
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1 zeigt ferner, dass die Klemmbacken 33, 34 der Klemmeinrichtung 32 in einem der Kulisse 29 gegenüber liegend vor der Lenksäule 1 angeordneten Bereich der beiden Halterungsplatten 35, 36 an den beiden Halterungsplatten 35, 36 mittels einer eine Querbohrung 37 durchdringenden Lagerachse 38 schwenkbar gelagert sind, wobei der Handgriff 31 im Bereich dieser Anschlussstelle mit den Klemmbacken 33, 34 verbunden ist.
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4 zeigt, dass diese beiden Halterungsplatten 35, 36 der Halterung 28 im Klemmfall mit ihren Innenflächen 35a, 36a an den seitlichen Außenflächen 25a, 25b des Tragarms 25 und den parallelen Seitenflächen 29a, 29b der Kulisse 29 anpressbar sind, und zwar über unter einem spitzen selbst hemmenden Winkel zur Vertikalen stehende innere Klemmflächen 33a, 34a an den Klemmbacken 33, 34, die mit hierzu parallelen schrägen äußeren Klemmflächen 35b, 36b an den Halterungsplatten 35, 36 zusammenwirken und bei Verschwenkung der Klemmbacken 33, 34 die Halterungsplatten 35, 36 in Richtung aufeinander zu drücken.
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Zur Sicherstellung einer permanenten, je nach Verschwenkstellung der Klemmeinrichtung 32 mehr oder weniger starken Klemmkraft sind die Klemmbacken 33, 34 der Klemmeinrichtung 32 durch eine vorgespannte Druckfeder 32a oder einen Federbügel an die Halterungsplatten 35, 36 angedrückt.
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Aus 1 ist ferner ersichtlich, dass das Lenkrad 3 und die Lenkwelle 2 durch eine mechanische Übersetzung derart gekoppelt sind, dass eine Lenkradumdrehung eine mehrfache Umdrehung der Lenkwelle 2 bewirkt. Dies ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass ein oberer Endabschnitt 4 der Lenkwelle 2 in einer Tragkonsole 5 drehbar, aber axial fixiert gelagert ist und an seinem oberen Ende 4a ein daran drehfest angeordnetes Zahnrad 6 trägt. Ferner ist in der Tragkonsole 5 außerdem achsparallel und mit bestimmtem Abstand zum Lenkwellen-Endabschnitt 4 das Lenkrad 3 mit seiner Lagerachse 7 drehbar und axial fixiert gelagert, und das Lenkrad 3 trägt unterhalb seines Lenkradkranzes 8 einen mit diesem mittelbar verbundenen und koaxial zu diesem angeordneten Zahnkranz 9, mit dessen Innenverzahnung 10 das Zahnrad 6 mit seiner Außenverzahnung 11 in Eingriff steht und solchermaßen eine Übersetzung realisiert ist, die bei einer Lenkradumdrehung eine mehrfache Umdrehung der Lenkwelle 2 ergibt.
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Hierbei ist ein Teilkreisdurchmesser des Zahnrades 6 und ein Teilkreisdurchmesser des Zahnkranzes 9 und damit das Übersetzungsverhältnis dieser Zahnradpaarung 6, 9 so gewählt, dass sich mit einer Vollumdrehung des Lenkrades 3 mindestens drei Vollumdrehungen der Lenkwelle 2 ergeben.
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Ferner weist das Lenkrad 3 in einer zum Lenkradkranz 8 parallelen Ebene eine mittelbar mit diesem verbundene Bodenplatte 12 auf, die im Randbereich ihrer der Lenkwelle 2 zugewandten Seite 13 koaxial zur Lenkradachse 14 den Zahnkranz 9 trägt und außerdem mit der unten vorspringenden Lagerachse 7 verbunden ist, über die das Lenkrad 3 in der Tragkonsole 5 gelagert ist. Die Lagerachse 7 des Lenkrades 3 ist als Hohlachse ausgebildet.
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Wie in 3 gezeigt, ist im Innenraum des Lenkradkranzes 8 ein Trägergehäuse 15 angeordnet, das einen Airbag 16 umfasst. Das Trägergehäuse 15 ist ferner über mehrere an seiner Unterseite angeordnete Lagerrollen 17 an der Oberseite 18 der Bodenplatte 12 abgestützt und über eine zentrale, unten vorspringende Hohlachse 19 in der Hohlachse 7 des Lenkrades 3 radial fixiert sowie durch geeignete Mittel 20 verdrehungsgesichert und axial fixiert an der Tragkonsole 5 festgelegt.
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Zur Verdeutlichung ist in 2 das Trägergehäuse 15 aus 3 nochmals ohne die anderen Komponenten der Lenkvorrichtung dargestellt. Durch die Hohlachse 19 am Trägergehäuse 15 sind elektrische Versorgungs- und/oder Steuerleitungen 21 hindurch und intern des Trägergehäuses 15 zum Airbag 16 und gegebenenfalls weiteren elektrischen Organen hingeführt.
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Ein an dem Lenkrad 3 angeordneter Instrumententräger (nicht dargestellt) ist über die Hohlachse 19 in der Hohlachse 7 des Lenkrads 3 gegenüber letzterem radial fixiert und durch Mittel 20 verdrehungsgesichert und axial gesichert an der Tragkonsole 5 festgelegt. Als Mittel 20 zur Verdreh- und Axialsicherung des Instrumententrägers ist eine erste Sicherungsscheibe 53 und eine zweite Sicherungsscheibe 54 vorgesehen, von denen die erste Sicherungsscheibe 53 vom unteren Ende der Hohlachse 19 durchdrungen und an der Unterseite der Tragkonsole 5 verdrehungsgesichert angebracht ist, vorzugsweise mittels in Sacklochbohrungen eingreifender Zapfen 57. Die zweite Sicherungsscheibe 54 ist dagegen verdrehungsgesichert, aber axial verschiebbar außen an der Hohlachse 19 des Instrumententrägers angeordnet und nach korrekter Lageeinstellung des Instrumententrägers bei dessen Montage verdrehfest arretierbar, beispielsweise mittels radialer Schraubverbindungen 58 gegenüber der ersten Sicherungsscheibe 53. Der Instrumententräger ist mittels einer auf einem Gewindeabschnitt 59 von dessen Hohlachse 19 von unten her aufgeschraubten und auf die zweite Sicherungsscheibe 54 einwirkenden Mutter 60 in einer eine leichtgängige Verdrehbarkeit des Lenkrads 3 gegenüber dem Instrumententräger sicherstellenden Position festlegbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenksäule
- 2
- Lenkwelle
- 3
- Lenkrad
- 4
- oberer Endabschnitt
- 4a
- oberes Ende des oberen Endabschnitts
- 5
- Tragkonsole
- 6
- Zahnrad
- 7
- Lagerachse Lenkrad
- 8
- Lenkradkranz
- 9
- Zahnkranz
- 10
- Innenverzahnung Zahnkranz
- 11
- Außenverzahnung
- 12
- Bodenplatte
- 13
- Unterseite der Bodenplatte
- 14
- Lenkradachse
- 15
- Trägergehäuse
- 16
- Airbag
- 17
- Lagerrollen
- 18
- Oberseite der Bodenplatte
- 19
- Hohlachse
- 20
- Befestigungsmittel
- 21
- Versorgungs- und/oder Steuerleitungen
- 22
- Kardangelenk
- 23
- nachfolgendes Teil (nachfolgender Lenkwellenabschnitt)
- 24
- weiteres Teil
- 25
- Tragarm
- 25a, 25b
- parallele Seitenflächen
- 26
- Lagerbohrung
- 27
- Lagerachse
- 28
- Halterung
- 29
- fahrzeugfeste Kulisse
- 29a, 29b
- parallele Seitenfläche
- 30
- Führungskulisse
- 31
- Handgriff
- 32
- Klemmeinrichtung
- 32a
- vorgespannte Druckfeder
- 33, 34
- Klemmbacke
- 33a, 34a
- innere Klemmflächen
- 35, 36
- Halterungsplatte
- 35a, 36a
- Innenfläche Halterungsplatten
- 35b, 36b
- Außenfläche Halterungsplatten
- 37
- Querbohrung
- 38
- Lagerachse
- 39
- Kulissensteine
- 53
- Sicherungsscheibe
- 54
- Sicherungsscheibe
- 57
- Zapfen
- 58
- Schraubverbindung
- 59
- Gewindeabschnitt
- 60
- Mutter
