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Vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug.
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Im Stand der Technik werden in Fahrzeugen meist runde Lenkräder verbaut. Diese bestehen aus einem Ring, der über Speichen mit dem Mittelteil verbunden ist. Die vom Fahrer eingebrachte Drehbewegung am Lenkrad wird in eine Lenkstellung der Räder des Fahrzeugs übersetzt. Hierbei ist bei hohen Geschwindigkeiten eine feine Übersetzung und beim Rangieren eine grobe Übersetzung wünschenswert. Bei der feinen Übersetzung führt eine Bewegung am Lenkrad zu einer relativ kleinen Änderung der Lenkstellung. Bei der großen Übersetzung führt die Bewegung am Lenkrad zu einer relativ großen Änderung der Lenkstellung.
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Es ist eine Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug anzugeben, die bei bauraumoptimierter Ausgestaltung ein sicheres und komfortables Lenken des Fahrzeugs ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Somit wird die Aufgabe gelöst durch eine Lenkvorrichtung für ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich besondere um ein 2-spuriges Kraftfahrzeug. Die Lenkvorrichtung im Fahrzeug wird vom Fahrer gedreht, um so die Lenkstellung zumindest eines Rades des Fahrzeugs zu verändern. Insbesondere wird die Lenkstellung der beiden vorderen Räder des Fahrzeugs verändert.
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Die Lenkvorrichtung umfasst ein Querelement. Das Querelement ist dazu ausgebildet, um im Fahrzeug montiert zu werden. Dabei ist das Querelement gegenüber dem Fahrzeug drehbar. Die Achse dieser Drehung wird im Rahmen vorliegender Erfindung als „Lenkachse“ bezeichnet. Insbesondere wird das Querelement an einer Lenksäule des Fahrzeugs montiert. Bei einem steer-by-wire Fahrzeug kann unter Umständen auf die Lenksäule verzichtet werden. In diesem Fall wird das Querelement entsprechend drehbar im Fahrzeug montiert und die Drehbewegung an die steer-by-wire Lenkung übertragen.
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Ferner umfasst die Lenkvorrichtung zumindest eine Lenkeinheit. Die einzelne Lenkeinheit wiederum umfasst einen Griff und ein Zwischenstück. Der Griff dient zum Betätigen der Lenkvorrichtung und ist dementsprechend ausgebildet, um von der Hand des Fahrers gegriffen zu werden. Das Zwischenstück verbindet den Griff mit dem Querelement. Das Zwischenstück ist hierzu am Querelement um eine Drehachse drehbar angeordnet. Diese Drehachse ist von der Lenkachse beabstandet. Ferner sind die Drehachse und die Lenkachse im Wesentlichen parallel zueinander. Die Drehachse und die Lenkachse müssen nicht absolut parallel zueinander stehen. Insbesondere wird ein Winkel zwischen Drehachse und Lenkachse von bis zu 20°, vorzugsweise bis zu 15°, noch als „parallel“ angesehen.
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Das Zwischenstück ist so dimensioniert, dass es der Hand, die die Lenkeinheit greift, genügend Freiraum zum Querelement gibt, wenn die die Lenkvorrichtung gedreht wird.
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In bevorzugter Ausgestaltung befindet sich die Lenkachse mittig am Querelement und beidseitig der Lenkachse ist jeweils eine Lenkeinheit, jeweils mit Zwischenstück und Griff, am Querelement angeordnet. Dadurch kann der Fahrer mit beiden Händen gleichzeitig oder wahlweise mit der linken oder rechten Hand die Lenkvorrichtung drehen. Im Rahmen vorliegender Erfindung wird stellenweise der Aufbau nur einer Lenkeinheit beschrieben. Bevorzugt ist jedoch stets vorgesehen, dass beide Lenkeinheiten gleich aufgebaut sind.
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Allerdings ist es als alternative Ausgestaltung auch vorgesehen, dass an dem Querelement lediglich eine Lenkeinheit angeordnet ist. Dadurch ist die Lenkvorrichtung lediglich mit einer Hand bedienbar.
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Durch die drehbare Verbindung zwischen dem Zwischenstück und dem Querelement ist es möglich, dass der Fahrer den Griff beim Lenken stets in der gleichen Position bzw. stets in einer angenehmen oder ergonomischen Position halten kann. Bei der einhändigen Bedienung kann die Lenkvorrichtung um beliebige Lenkwinkel, insbesondere auch größer 360°; gedreht werden, ohne dabei umgreifen zu müssen. Ferner ermöglicht die drehbare Verbindung zwischen Querelement und Zwischenstück ein Einklappen oder Wegklappen der einzelnen Lenkeinheit, um beispielsweise beim Ein- und Aussteigen mehr Raum zur Verfügung zu stellen oder die beim autonomen Fahren ungenutzte Lenkvorrichtung zu verkleinern.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Zwischenstück den Griff in einer zur Drehachse radialen Richtung beabstandet. Die „radiale Richtung“ umfasst dabei alle Richtungen senkrecht zur Drehachse. Der dadurch gegebene Abstand zwischen dem Griff und der Drehachse wirkt folglich als Hebelarm beim Verdrehen der Lenkeinheit gegenüber dem Querelement.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Griff als Stab ausgebildet ist. Der Stab ist insbesondere vertikal angeordnet und kann von der Hand des Fahrers gegriffen werden, sodass von oben nach unten der Zeigefinger, der Mittelfinger, der Ringfinger und der kleine Finger am Stab anliegen. Der Stab kann neben einer geraden Form auch ergonomisch angepasste Formen haben.
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Der Stab kann bevorzugt an seinem oberen Ende und/oder an seinem unteren Ende und/oder zwischen den beiden Enden am Zwischenstück befestigt werden. In besonders bevorzugter Ausführung ist jedoch vorgesehen, dass der Stab als Horn ausgebildet ist. Das Horn ist dadurch gekennzeichnet, dass es lediglich an seinem unteren Ende am Zwischenstück befestigt ist, und somit der obere Bereich des Horns zum Greifen durch die Hand frei bleiben.
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Zu der hier beschriebenen Lenkvorrichtung ist eine Grundstellung definiert. Diese Grundstellung entspricht im Fahrzeug einem Zustand ohne Lenkstellung der Räder. In der Grundstellung erstreckt sich das Querelement im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung. Die zumindest eine Drehachse der zumindest einen Lenkeinheit befindet sich seitlich neben der Lenkachse.
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In der Grundstellung ist bevorzugt vorgesehen, dass der Griff in einer ergonomisch optimalen Position für das Greifen durch den Fahrer steht. Ist der Griff beispielsweise als Stab ausgebildet, so steht dieser Stab in der Grundstellung der Lenkvorrichtung im Wesentlichen senkrecht. Die drehbare Verbindung zwischen der Lenkeinheit bzw. dem Zwischenstück und dem Querelement ermöglicht es nun, dass der Griff beim Lenken diese ergonomisch optimale Position beibehalten kann. Bei einer einfachen Ausgestaltung der hier beschriebenen Lenkvorrichtung erfolgt dieses Verdrehen der Lenkeinheit gegenüber dem Querelement lediglich durch die vom Fahrer verursachte Bewegung an der Lenkvorrichtung.
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Allerdings gibt es auch Situationen, in denen der Fahrer kurzzeitig lediglich einen der beiden Griffe oder keinen der Griff in der Hand hält. Sobald der Fahrer die entsprechende Hand jedoch wieder an den Griff ansetzt, sollte der Griff in der vom Fahrer erwarteten Position, beispielsweise der senkrechten Position, stehen. Um dies zu gewährleisten, umfasst die einzelne Lenkeinheit vorzugsweise eine Antriebsvorrichtung. Diese Antriebsvorrichtung ist dazu ausgebildet, um aktiv das Zwischenstück um die Drehachse zu drehen.
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Sind zwei Lenkeinheiten verbaut, sind diese vorzugsweise immer parallel zu einander bzw. in einem festen Winkel zueinander oder einer Winkelbeziehung, die vom Lenkwinkel abhängig ist.
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Vorzugsweise umfasst die Antriebsvorrichtung einen Elektromotor. Der Elektromotor ist dazu angeordnet, um das Zwischenstück um die Drehachse zu drehen.
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Zusätzlich oder alternativ zum Elektromotor, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung eine mit dem Zwischenstück verbundene Mechanik umfasst. Diese Mechanik wiederum umfasst vorzugsweise einen Riemen, einen Seilzug oder eine Kette oder jede andere Form von Winkel-Kraft-Übertragung. Die Mechanik wird mit einem nicht drehenden Teil des Fahrzeugs verbunden. Beim Drehen der Lenkvorrichtung gegenüber dem Fahrzeug wird dadurch die Mechanik betätigt und es erfolgt ein aktives Verdrehen des Zwischenstücks gegenüber dem Querelement.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Griff gegenüber dem Zwischenstück und/oder das Zwischenstück gegenüber dem Querelement um eine Schwenkachse schwenkbar ist/sind. Diese Schwenkachse steht im wesentlichen senkrecht zur Drehachse. Auch ein Winkel zwischen Schwenkachse und Drehachse von bis zu 20°, vorzugsweise bis zu 15°, wird hier noch als „senkrecht“ angesehen.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung kann das Verschwenken um die Schwenkachse festgestellt oder eingerastet werden, sodass sich eine vom Fahrer eingestellte Stellung des Griffs beim Lenken nicht verändert. Die Einstellung des Griffs durch Schwenken um die Schwenkachse, ermöglicht eine besonders ergonomische und an die Bedürfnisse des Fahrers anpassbare Haltung der Hand bzw. der Handgelenke. Bei der Ausgestaltung des Griffs als Stab, ermöglicht das Verschwenken um die Schwenkachse eine leichte Neigung des Stabs in Fahrtrichtung bzw. gegen die Fahrtrichtung.
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Das Querelement ist vorzugsweise balkenförmig ausgestaltet und weist somit nicht die Gestalt eines herkömmlichen Lenkrades auf. In der Grundstellung der Lenkvorrichtung erstreckt sich das Querelement im Wesentlichen in Fahrzeugquerrichtung. Dadurch ergibt sich für den Fahrer eine optimale Sicht auf Bedienelemente hinter der Lenkvorrichtung, insbesondere über dem Querelement.
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Am Querelement ist ein Verhältnis der Breite des Querelements zur Höhe des Querelement definiert. In der Grundstellung der Lenkvorrichtung erstreckt sich die Breite in Fahrzeugquerrichtung. Die Höhe des Querelements steht senkrecht zur Breite. Sowohl die Höhe als auch die Breite sind senkrecht zur Lenkachse definiert. Das Verhältnis der Breite zur Höhe ist insbesondere größer 1 und beträgt vorzugsweise zumindest 2, insbesondere zumindest 3, besonders vorzugsweise zumindest 4.
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Die Erfindung umfasst ferner ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein 2-spuriges Kraftfahrzeug. Das Fahrzeug umfasst eine der soeben beschriebenen Lenkvorrichtungen. Das Querelement ist dabei um die Lenkachse drehbar im Fahrzeug befestigt. Die Lenkachse steht koaxial zu einer Lenksäule oder einem entsprechenden Element einer steer-by-wire Lenkung. Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Unteransprüche finden entsprechend vorteilhafte Anwendung für das erfindungsgemäße Fahrzeug.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel in Grundstellung,
- 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel in einer gedrehten Stellung, und
- 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel bei einer einhändigen Bedienung.
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Die 1 bis 3 zeigen eine Lenkvorrichtung 1 für ein Fahrzeug in unterschiedlichen Stellungen.
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Die Lenkvorrichtung 1 umfasst ein Querelement 2. Das Querelements 2 ist in einem nicht dargestellten Fahrzeug angeordnet, wobei das Querelement 2 um eine Lenkachse 21 gegenüber dem Fahrzeug drehbar ist. Diese Lenkachse 21 steht koaxial zu einer Lenksäule 5 im Fahrzeug und das Querelement 2 ist mit der Lenksäule 5 verbunden.
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Das Querelement 2 weist eine Breite B und eine Höhe H auf. Eine balkenförmige Ausgestaltung des Querelements 2 ergibt sich dadurch, dass die Breite B wesentlich größer gewählt ist als die Höhe H. In der Darstellung nach 1 befindet sich die Lenkvorrichtung 1 in einer Grundstellung, bei der sich die Breite B parallel zu einer Fahrzeugquerrichtung 4 erstreckt.
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An den beiden seitlichen Enden des Querelements 2 befindet sich jeweils eine Lenkeinheit 3. Somit ist eine Lenkeinheit 3 auf der linken Seite der Lenkachse 21 und eine weitere Lenkeinheit 3 auf der rechten Seite der Lenkachse 21 angeordnet.
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Jede der beiden Lenkeinheiten 3 umfasst einen Griff 31. Der Griff 31 ist als senkrecht stehender Stab ausgebildet. Das untere Ende des Griffs 31 ist über ein Zwischenstück 32 mit dem Querelement 2 verbunden. Da der Griff 31 im Ausführungsbeispiel nur an seinem unteren Ende mit dem Zwischenstück 32 verbunden ist und senkrecht nach oben weg steht, kann der Griff 31 hier auch als Horn oder Lenkhorn bezeichnet werden.
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Wie im einleitenden Teil beschrieben, kann der Griff 31 auch anderweitig ausgestaltet sein. Entscheidend ist, dass der Griff 31 von einer Hand des Fahrers fest gegriffen werden kann.
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Das jeweilige Zwischenstück 32 ist um eine Drehachse 33 gegenüber dem Querelement 2 drehbar. Die Drehachse 33 ist beabstandet von und im wesentlichen parallel zu der Lenkachse 21.
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Das Zwischenstück 32 weist eine gewisse Länge auf, sodass der Griff 31 zur Drehachse 33 einen Abstand 36 aufweist. Der Abstand 36 ist in einer zur Drehachse 33 radialen Richtung 37 definiert. Durch den Abstand 36 ist ein ausreichender Hebel für die Betätigung durch den Fahrer zum Verdrehen der Lenkeinheit 3 um die Drehachse 33 gegeben. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Abstand 36 zumindest 1 cm, vorzugsweise zumindest 3 cm, beträgt.
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2 zeigt die Lenkvorrichtung 1 während dem Verdrehen bzw. Lenken. Durch die drehbare Anbindung des Zwischenstücks 32 am Querelement 2, ist es möglich, dass die Griffe 31 auch beim Lenken in der gleichen Position, hier der senkrechten Position, verbleiben. Dadurch ergibt sich eine sehr ergonomische Handhabung der Lenkvorrichtung 1.
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Vorzugsweise umfasst die einzelne Lenkeinheit 3 eine Antriebsvorrichtung 35. Die Antriebsvorrichtung 35 ist zum aktiven Verdrehen der Lenkeinheit 3 gegenüber dem Querelement 2 um die Drehachse 33 ausgebildet. Mittels dieser Antriebsvorrichtung 35 kann die Lenkeinheit 3 auch ohne dem Einwirken eines Fahrers gegenüber dem Querelement 2 verdreht werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Antriebsvorrichtung 35 einen Elektromotor.
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Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Mechanik als Antriebsvorrichtung 35 verwendet werden, wobei die Mechanik sowohl mit dem Zwischenstück 32 als auch mit einem nicht-drehenden Teil des Fahrzeugs verbunden wird. Beim Verdrehen der Lenkvorrichtung 1 gegenüber dem Fahrzeug um die Lenkachse 21 wird über diese Mechanik das Zwischenstück 32 um die Drehachse 33 gedreht. Insbesondere umfasst solch eine Mechanik einen Riemen, einen Seilzug oder eine Kette.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Griff 31 gegenüber dem Zwischenstück 32 um eine Schwenkachse 34 verschwenkt bzw. gedreht werden kann. Dadurch ist es möglich, den Griff 31 in eine für den Fahrer angenehme Position zu bringen. Besonders bevorzugt kann der Griff 31 am Zwischenstück 32 einrasten oder anderweitig fixiert werden.
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3 zeigt eine Verwendung der Lenkvorrichtung 1 beim Kurbeln bzw. beim Drehen der Lenkvorrichtung 1 und 360°. Die untere Lenkeinheit 3 befindet sich dabei in einer eingeklappten Position. Der Fahrer kurbelt lediglich an der oberen Lenkeinheit 3. Durch die eingeklappte Position der unteren Lenkeinheit 3 kann die gesamte Lenkvorrichtung 1 auf engstem Raum und mit nur einer Hand gekurbelt werden. Ein Umgreifen ist dabei nicht notwendig.
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Die Darstellung in 3 verdeutlicht ebenfalls, dass sich vorzugsweise die Lenkeinheiten 3 bezüglich der gezeigten Darstellungsebene vor dem Querelement 2 befinden. Dadurch befinden sich die Lenkeinheit 3 näher am Fahrer als das Querelement 2. Durch diese Anordnung ist es möglich, dass die Lenkeinheiten 3 um die Drehachse 33 gegenüber dem Querelement 2 um 360° gedreht werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkvorrichtung
- 2
- Querelement
- 21
- Lenkachse
- 3
- Lenkeinheit
- 31
- Griff
- 32
- Zwischenstück
- 33
- Drehachse
- 34
- Schwenkachse
- 35
- Antriebsvorrichtung
- 36
- Abstand
- 37
- radiale Richtung
- 4
- Fahrzeugquerrichtung
- 5
- Lenksäule
