-
Die Erfindung betrifft eine Lenksäule für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
-
Eine solche Lenksäule für einen Kraftwagen ist beispielsweise bereits der
EP 1 384 646 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Lenksäule umfasst eine zumindest mittelbar drehfest mit einem Lenkrad des Kraftwagens verbindbare Lenkspindel, sodass beispielsweise durch Drehen des Lenkrads die Lenkspindel um eine Drehachse gedreht wird. Hierdurch können beispielsweise Räder des Kraftwagens gelenkt werden, um dadurch beispielsweise Kurvenfahrten beziehungsweise Richtungsänderungen oder Spurwechsel des Kraftwagens bewirken zu können. Die Lenkspindel ist entlang ihrer axialen Richtung relativ zu wenigstens einem Halteelement, über welches die Lenkspindel zumindest mittelbar an einem beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des Kraftwagens zu halten ist, verstellbar, sodass beispielsweise der Fahrer des Kraftwagens einen Abstand zwischen sich und dem Lenkrad bedarfsgerecht einstellen kann. Außerdem ist eine Rückstelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung die Lenkspindel und mit dieser das Lenkrad in axialer Richtung der Lenkspindel von dem Fahrer des Kraftwagens wegbewegbar sind.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lenksäule der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders einfache Weise eine besonders hohe Sicherheit realisierbar ist.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Lenksäule mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Um eine Lenksäule der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders einfache Weise eine besonders hohe Sicherheit realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Rückstelleinrichtung wenigstens eine mechanische Feder, vorzugsweise mehrere mechanische Federn, aufweist, mittels welcher beziehungsweise welchen die Lenkspindel und mit dieser das Lenkrad in axialer Richtung der Lenkspindel von dem Fahrer des Kraftwagens wegbewegbar sind. Die Rückstelleinrichtung, insbesondere die mechanische Feder, ist ein aktives, auch als Crashelement bezeichnetes Unfallelement, mittels welchem die Lenkspindel und mit dieser das Lenkrad vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung und somit bei einem Unfall des Kraftwagens von dem Fahrer wegbewegt werden können, um dadurch einen besonders vorteilhaften und insbesondere großen, zumindest in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Abstand zwischen dem Lenkrad und dem Fahrer einstellen zu können. Durch diesen großen Abstand kann der Fahrer beispielsweise mittels eines insbesondere im Lenkrad befestigten und auch als Airbag bezeichneten Luftsacks besonders vorteilhaft aufgefangen und rückgehalten werden, sodass eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden kann. Außerdem kann die mechanische Feder mit einem nur geringen Aufwand und somit besonders einfach und somit kostengünstig in die Lenksäule integriert werden, sodass übermäßig kostenintensive Eingriffe in die Lenksäule vermieden werden können. Mit anderen Worten können beispielsweise herkömmliche Lenksäulen auf besonders einfache und somit kostengünstige Weise zur erfindungsgemäßen Lenksäule erweitert werden, sodass sich auf kostengünstige Weise eine besonders hohe Sicherheit darstellen lässt.
-
Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Kraftwagen, die automatisiert, insbesondere vollautomatisiert, fahren, ist die Lenksäule beispielsweise als elektrisch einstellbare Lenksäule ausgebildet, bei welcher die Lenkspindel und somit das Lenkrad elektrisch, das heißt mittels wenigstens eines Elektromotors, verstellt werden können. Beispielsweise bei Beginn einer automatisierten, insbesondere einer vollautomatisierten, Fahrt werden beispielsweise die Lenkspindel und mit dieser das Lenkrad, insbesondere automatisch und/oder mittels wenigstens eines Elektromotors, in eine komfortable Position und dabei beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne und in Fahrzeughochrichtung nach oben bewegt, um beispielsweise dem Fahrer ein möglichst großes Raumangebot während der automatisierten Fahrt zur Verfügung zu stellen. Die komfortable Position ist auch für einen Unfall vorteilhaft, da dann der Abstand zwischen dem Fahrer und dem Lenkrad beziehungsweise der Lenksäule besonders groß ist. Sollte der Fahrer selbst fahren, das heißt für eine durch den Fahrer geführte Fahrt, befindet sich das Lenkrad um zirka 130 Millimeter näher am Fahrer als in der komfortablen Position. Bei der erfindungsgemäßen Lenksäule ist es nun möglich, die Lenkspindel und somit das Lenkrad zu einem besonders frühen Zeitpunkt und insbesondere vor dem eigentlichen Eintreten der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in eine gegenüber der komfortablen Position vordere Position zu bewegen, um eine besonders vorteilhafte Sicherheit zu realisieren. Auf diese Weise können beispielsweise bei einem während einer durch den Fahrer geführten Fahrt auftretenden Unfall die gleichen Bedingungen wie bei einem Unfall geschaffen werden, der bei einer automatisierten Fahrt stattfindet.
-
Unter der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, bei welcher die Lenkspindel und mit dieser das Lenkrad mittels der Rückstelleinrichtung von dem Fahrer weg und dabei beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne bewegt werden, ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise mittels wenigstens eines Sensors eine die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung charakterisierende Größe wie beispielsweise eine Beschleunigung erfasst wird. Überschreitet beispielsweise die Beschleunigung beziehungsweise die Größe einen vorgebbaren Schwellenwert, so wird auf die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung rückgeschlossen. Ferner ist es denkbar, die Lenkspindel und somit das Lenkrad vor dem eigentlichen Eintreten der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung von dem Fahrer weg zu bewegen. Hierzu wird beispielsweise ein Wahrscheinlichkeitswert berechnet, welcher eine Wahrscheinlichkeit charakterisiert, mit welcher es in naher Zukunft zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Kraftwagens kommt. Überschreitet der Wahrscheinlichkeitswert einen vorgebbaren Schwellenwert, so wird beispielsweise ein zukünftiges, tatsächliches Eintreten einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Kraftwagens als unvermeidbar eingeschätzt, sodass dann das Lenkrad beziehungsweise die Lenkspindel vor dem tatsächlichen Eintreten der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung von dem Fahrer wegbewegt werden. Somit befinden sich die Lenkspindel und somit das Lenkrad zu einem Zeitpunkt, zu dem es tatsächlich zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt, bereits in einer vorteilhaften, vorderen Position.
-
Die Feder ist beispielsweise mechanisch und/oder pyrotechnisch auslösbar beziehungsweise freigebbar. Beispielsweise ist die Feder in einem Ausgangszustand vorgespannt und wird bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung insbesondere mechanisch und/oder pyrotechnisch freigegeben, wodurch sich die Feder entspannt und dadurch die Lenkspindel und mit dieser das Lenkrad in axialer Richtung der Lenkspindel von dem Fahrer des Kraftwagens wegbewegt.
-
Die axiale Verstellbarkeit der Lenkspindel wird auch als Längsverstellbarkeit bezeichnet, in deren Rahmen die Lenkspindel über einen Längsverstellweg relativ zu dem Halteelement, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. Die Feder bildet beispielsweise ein Federsystem oder ist Bestandteil eines solchen Federsystems, mittels welchem die Lenkspindel und mit dieser das Lenkrad von dem Fahrer wegbewegbar sind. Die Feder beziehungsweise das Federsystem ist dabei beispielsweise in dem Längsverstellweg eingebaut, sodass die Lenkspindel mittels der Feder beziehungsweise mittels des Federsystems in axialer Richtung der Lenkspindel von dem Fahrer weg bewegt werden kann.
-
Bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung wird beispielsweise in der Feder beziehungsweise in dem Federsystem gespeicherte Federenergie freigesetzt und, insbesondere je nach Anordnung, über wenigstens eine Übertragungseinrichtung oder direkt wirkend auf die Lenkspindel übertragen, um diese und das Lenkrad von dem Fahrer weg und beispielsweise in eine vordere Position zu bewegen. Die Übertragungseinrichtung umfasst beispielsweise wenigstens ein Seil oder mehrere Seile und/oder wenigstens ein anderes Übertragungselement beziehungsweise mehrere andere Übertragungselemente.
-
Beispielsweise ist ein Kraftübertragungspfad vorgesehen, über welchen von dem zuvor genannten Elektromotor bereitstellbare Kräfte und/oder Drehmomente übertragbar sind, um beispielsweise die Lenkspindel und somit das Lenkrad in axialer Richtung der Lenkspindel mittels des Elektromotors relativ zu dem Halteelement verstehen, das heißt translatorisch bewegen, zu können. In dem Kraftübertragungspfad ist beispielsweise wenigstens ein Übertragungsglied angeordnet. Insbesondere sind beispielsweise in dem Kraftübertragungspfad mehrere Übertragungsglieder angeordnet. Über das jeweilige Übertragungsglied können die von dem Elektromotor bereitgestellten Kräfte beziehungsweise Drehmomente auf die Lenkspindel übertragen werden. Bei der mittels der Rückstelleinrichtung bewirkten Bewegung der Lenkspindel von dem Fahrer weg wird beispielsweise zumindest eines der Übertragungsglieder zerstört, sodass die Lenkspindel schnell von dem Fahrer weg bewegt werden kann. Beispielsweise wird das wenigstens eine Übertragungsglied durch einen Scherstift, pyrotechnisch und/oder über eine Soll-Bruchstelle zerstört. Mit anderen Worten weist das wenigstens eine Übertragungsglied beispielsweise wenigstens eine Soll-Bruchstelle auf, an welcher das Übertragungsglied bei der durch die Rückstelleinrichtung bewirkten Bewegung der Lenkspindel von dem Fahrer weg gezielt versagt. Dadurch gibt das wenigstens eine Übertragungsglied die Lenkspindel frei, sodass diese mittels der Rückstelleinrichtung schnell von dem Fahrer wegbewegt werden kann.
-
Die konstruktive Umsetzung zum Bewirken beziehungsweise Zulassen der Bewegung der Lenkspindel von dem Fahrer weg kann sozusagen minimal invasiv erfolgen, sodass bereits bestehende Lenksäulenkonzepte zur erfindungsgemäßen Lenksäule einfach und kostengünstig weitergebildet werden können. Die technische Lösung zur Realisierung der erfindungsgemäßen Lenksäule kann dabei im bereits bestehenden Bauraum der bereits bestehenden Lenksäule integriert werden. Eine Aktivierung der Rückstelleinrichtung kann zu einem frühen Zeitpunkt der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise eines Unfalls erfolgen und in bestehende Systeme zur Realisierung einer passiven Sicherheit integriert werden. Insbesondere können bereits existierende Systeme zur Voraberkennung einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung genutzt werden, um die Rückstelleinrichtung bereits vor tatsächlichem Eintreten einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zu aktivieren, sodass beispielsweise mit der Bewegung der Lenkspindel von dem Fahrer wegbereits begonnen werden kann, bevor es tatsächlich zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung kommt.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
-
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Lenksäule für einen Kraftwagen.
-
Die Fig. zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Draufsicht eine Lenksäule 10 für einen insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Die Lenksäule 10 umfasst eine Halteeinrichtung 12 mit wenigstens einem Halteelement in Form einer Konsole 14, über welche die Lenksäule 10 zumindest mittelbar an einem beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des Kraftwagens befestigt und somit gehalten werden kann. Die Lenksäule 10 umfasst darüber hinaus ein Mantelrohr 16, welches ein inneres Rohrteil in Form eines Prallrohrs und ein äußeres Rohrteil in Form eines Aufnahmerohrs 20 umfasst. Das Prallrohr 18 weist beispielsweise eine zumindest im Wesentlichen zylindrische Aufnahme auf, in welcher eine in der Fig. besonders schematisch dargestellte Lenkspindel 22 in der Lenksäule 10 zumindest teilweise aufgenommen und insbesondere gelagert ist. An der Lenkspindel 22 ist ein in der Fig. nicht dargestelltes Lenkrad des Kraftwagens befestigbar. Mit anderen Worten ist die Lenkspindel 22 zumindest mittelbar, insbesondere direkt, drehfest mit dem Lenkrad verbunden beziehungsweise verbindbar.
-
Die Lenksäule 10 umfasst dabei zumindest eine Längsverstellung oder Längsverstellbarkeit, in deren Rahmen die Lenkspindel 22 in ihrer axialen Richtung und somit in Längsrichtung der Lenksäule 10 zumindest relativ zum Halteelement (Konsole 14) translatorisch bewegt und somit verstellt werden kann. Hierdurch kann beispielsweise der Fahrer des Kraftwagens einen sich insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Abstand zwischen sich und dem Lenkrad einstellen. Dabei ist beispielsweise die Lenksäule 10 als elektrisch verstellbare Lenksäule 10 ausgebildet, bei welcher die Lenkspindel 22 in ihrer axialen Richtung relativ zur Konsole 14 mittels eines Elektromotors 24 translatorisch bewegt und somit translatorisch verstellt werden kann. Insbesondere ist beispielsweise eine mittels des Elektromotors 24 bewirkbare automatische Verstellung der Lenkspindel 22 in ihrer axialen Richtung relativ zur Konsole 14 vorgesehen. Beispielsweise bei Beginn einer automatisierten, insbesondere einer vollautomatisierten, Fahrt des Kraftwagens werden beispielsweise die Lenkspindel 22 und mit dieser das Lenkrad mittels des Elektromotors 24 elektrisch und automatisch von einer hinteren Position in eine vordere Position bewegt, indem die Lenkspindel 22 und mit dieser das Lenkrad mittels des Elektromotors 24 elektrisch und automatisch zumindest in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne sowie gegebenenfalls in Fahrzeughochrichtung nach oben bewegt werden, insbesondere relativ zur Konsole 14. Auf diese Weise kann ein besonders großer Abstand zwischen dem Fahrer und dem Lenkrad eingestellt werden, sodass ein besonders hoher Fahrkomfort realisiert werden kann.
-
Die mittels des Elektromotors 24 bewirkbare Verstellung der Lenkspindel 22 entlang ihrer axialen Richtung relativ zur Konsole 14 erfolgt beispielsweise über eine Gewindespindel 26 und eine auf die Gewindespindel 26 aufgeschraubte Spindelmutter 28. Wird beispielsweise die Gewindespindel 26 mittels des Elektromotors 24 relativ zur Konsole 14 in eine erste Drehrichtung gedreht, so werden beispielsweise die Lenkspindel 22 und mit dieser das Lenkrad auf den Fahrer zu bewegt. Wird beispielsweise die Gewindespindel 26 mittels des Elektromotors 24 relativ zur Konsole 14 in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung gedreht, so werden beispielsweise die Lenkspindel 22 und mit dieser das Lenkrad von dem Fahrer wegbewegt. Beispielsweise sind die Gewindespindel 26 und die Spindelmutter 28 Übertragungsglieder, welche in einem Kraftübertragungspfad angeordnet sind. Über diesen Kraftübertragungspfad können beispielsweise von dem Elektromotor 24 bereitgestellte Kräfte und/oder Drehmomente auf die Lenkspindel 22 übertragen werden, um dadurch die Lenkspindel 22 entlang ihrer axialen Richtung translatorisch relativ zur Konsole 14 verstellen zu können. Alternativ oder zusätzlich können wenigstens ein weiteres Übertragungsglied oder mehrere Übertragungsglieder vorgesehen sein, das beziehungsweise die in dem Kraftübertragungspfad angeordnet ist beziehungsweise sind.
-
Die Lenksäule 10 umfasst ferner eine in der Fig. besonders schematisch dargestellte Rückstelleinrichtung 30, mittels welcher bei oder vor einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung die Lenkspindel 22 und mit dieser das Lenkrad in axialer Richtung der Lenkspindel 22 relativ zur Konsole 14 translatorisch bewegbar und dadurch von dem Fahrer des Kraftwagens wegbewegbar sind.
-
Um dabei eine besonders hohe Sicherheit auf besonders einfache und kostengünstige Weise realisieren zu können, umfasst die Rückstelleinrichtung 30 wenigstens eine mechanische Feder 32, mittels welcher die Lenkspindel 22 und mit dieser das Lenkrad in axialer Richtung der Lenkspindel 22 relativ zur Konsole 14 von dem Fahrer des Kraftwagens wegbewegbar sind. Die Feder 32 ist beispielsweise in einem in der Fig. veranschaulichten Ausgangszustand vorgespannt und bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung freigebbar, wodurch sich die Feder 32 entspannt und dadurch die Lenkspindel 22 und mit dieser das Lenkrad in axialer Richtung der Lenkspindel 22 relativ zur Konsole 14 von dem Fahrer des Kraftwagens wegbewegt.
-
Beispielsweise ist wenigstens ein pyrotechnischer Aktor vorgesehen, mittels welchem die Feder 32 pyrotechnisch freigebbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist eine Freigabeeinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Feder 32 mechanisch freigebbar ist. Um beispielsweise die Lenkspindel 22 und somit das Lenkrad von dem Fahrer weg zu bewegen, wird wenigstens eines der in dem Kraftübertragungspfad angeordneten Übertragungsglieder entriegelt beziehungsweise entkoppelt, wodurch beispielsweise der Kraftübertragungspfad unterbrochen wird. Hierdurch können beispielsweise die Lenkspindel 22 und mit dieser das Lenkrad von dem Fahrer wegbewegt werden, ohne dass dieser Bewegung der Lenkspindel 22 der Elektromotor 24 entgegensteht beziehungsweise ohne den Elektromotor 24 anzutreiben.
-
Bei dem wenigstens einen Übertragungsglied, welches entriegelt beziehungsweise entkoppelt wird, handelt es sich beispielsweise um die Spindelmutter 28. Das Entriegeln beziehungsweise Entkoppeln des wenigstens einen Übertragungsglieds erfolgt beispielsweise dadurch, dass das wenigstens eine Übertragungsglied zerstört wird. Beispielsweise wird das wenigstens eine Übertragungsglied mittels eines Scherstifts zerstört, oder das wenigstens eine Übertragungsglied versagt gezielt an einer Soll-Bruchstelle infolge von Kräften, die die Feder 32 infolge ihrer Freigabe auf das wenigstens eine Übertragungsglied ausübt. Alternativ oder zusätzlich ist es beispielsweise denkbar, dass das wenigstens eine Übertragungsglied pyrotechnisch entkoppelt und dadurch beispielsweise zerstört wird.
-
Alternativ oder zusätzlich erfolgt beispielsweise eine Entriegelung an einer in der Fig. mit S1 bezeichneten Stelle, an welcher beispielsweise ein weiteres Übertragungsglied angeordnet ist. An der Stelle S1 ist beispielsweise die Spindelmutter 28 zumindest mittelbar mit der Lenkspindel 22, insbesondere mit dem Mantelrohr 16, verbunden.
-
Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Feder 32 beispielsweise koaxial zu der Lenkspindel 22 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Feder 32 in der Konsole 14 angeordnet. Alternativ dazu ist es denkbar, dass die in der Fig. nur schematisch dargestellte Feder 32 außerhalb der Konsole 14 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Feder 32 über wenigstens ein Übertragungselement zumindest mittelbar mit der Lenkspindel 22 verbunden ist. Bei dem Übertragungselement handelt es sich beispielsweise um ein Zugmittel, insbesondere um einen Seilzug. Wird die Feder 32 beispielsweise freigegeben und somit ausgelöst, so wird eine von der Feder 32 bereitgestellte Federkraft über das Zugmittel auf die Lenkspindel 22 übertragen, wodurch diese und das Lenkrad von dem Fahrer wegbewegt werden. Dabei ist in der Fig. das Zugmittel mit 34 bezeichnet, wobei die über das Zugmittel 34 zumindest mittelbar mit der Lenkspindel 22 gekoppelte Feder in der Fig. mit 32' bezeichnet ist. Auch hierbei kann beispielsweise die Entriegelung an der Stelle S1 und/oder über die Spindelmutter 28 erfolgen. Die beschriebene Verstellung der Lenkspindel 22 mittels des Seilzugs 34 erfolgt beispielsweise wie bei einem Gurtstraffer, wobei die Entriegelung und/oder die Freigabe der Feder 32' pyrotechnisch oder mechanisch mittels eines Federspanners erfolgen kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
