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EINLEITUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Fahrzeuge und insbesondere die Lenkräder und Lenksäulen für Kraftfahrzeuge.
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Lenksäulen für Kraftfahrzeuge sind häufig mit Mechanismen zum Verstellen der Lenksäule durch den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgestattet. Verfügbare Verstellmöglichkeiten sind typischerweise eine Kipp- oder Neigungsverstellung, wobei eine Winkelposition der Lenksäule bezogen auf den Fahrer verändert wird, und eine Teleskopverstellung, wobei die Lenksäule zum Fahrer hin ausgefahren oder vom Fahrer wegbewegt wird.
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Bei autonomen oder teilautonomen Fahrzeugen kann ein sich in den Fahrgastraum erstreckendes Lenkrad nicht mehr erforderlich sein und/oder den Fahrgästen im Wege stehen. Zusätzlich beeinflusst die Position des Motors/Emulators entlang der Lenkwelle und der daraus resultierende Untersetzungsmechanismus zwischen Motor/Emulator und Lenkrad die Verpackungs- und Größenanforderungen.
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KURZDARSTELLUNG
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen eine Reihe von Vorteilen bereit. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung integrieren beispielsweise ein mittig stehendes Lenkrad in eine lange, teleskopierbare Lenksäule, sodass beim Verstauen des Lenkrads das Lenkrad in einen Hohlraum im Armaturenbrett passt, wodurch der Fahrer Fahrzeuginformationen einsehen kann und der Raum im Innenraum des Fahrzeugs besser genutzt werden kann. Der Getriebeuntersetzungsmechanismus zwischen Lenkradkranz und Motor/Emulator reduziert den Platzbedarf des Motors/Emulators und verbessert den Bauraum des Fahrzeugs.
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In einem Aspekt beinhaltet ein Lenksystem für ein Kraftfahrzeug eine Lenksäulenanordnung, eine Lenkradanordnung, die an der Lenksäulenanordnung befestigt ist, wobei die Lenkradanordnung einen Lenkradrahmen, einen Lenkradkranz und eine Nabe umfasst, und einen Emulator, der in einem Gehäuse eingebettet ist, wobei der Emulator an der Lenksäulenanordnung befestigt ist. Der Lenkradrahmen und die Nabe sind feststehend und der Lenkradkranz dreht sich in Bezug auf den Lenkradrahmen und die Nabe.
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In einigen Aspekten umfasst der Emulator einen Zahnradsatz, der konfiguriert ist, um das Drehmoment vom Emulator auf den Lenkradkranz zu übertragen.
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In einigen Aspekten beinhaltet die Lenkradanordnung weiterhin eine Vielzahl von Lagern, die zwischen dem Lenkradkranz und dem Lenkradrahmen angeordnet sind, sodass sich der Lenkradkranz in Bezug auf den Lenkradrahmen auf der Vielzahl von Lagern dreht.
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In einigen Aspekten ist der Lenkradrahmen kreisförmig.
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In einigen Aspekten ist der Lenkradrahmen oval.
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In einigen Aspekten beinhaltet der Zahnradsatz mindestens einen ersten Gang, der mit dem Lenkradkranz gekoppelt ist, und einen zweiten Gang, der mit dem Emulator so gekoppelt ist, dass ein Untersetzungsgetriebe zwischen dem Emulator und dem Lenkradkranz angebracht ist.
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In einigen Aspekten ist der Emulator angrenzend an die Lenkradanordnung positioniert.
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In einigen Aspekten ist die Nabe exzentrisch zum Lenkradrahmen positioniert.
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In einem weiteren Aspekt beinhaltet ein Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Fahrzeugrädern, ein Lenksystem mit einer Lenksäulenanordnung, eine Lenkradanordnung, die an der Lenksäulenanordnung befestigt ist, wobei die Lenkradanordnung einen Lenkradrahmen, einen Lenkradkranz und eine Nabe beinhaltet, und einen Emulator, der in einem Gehäuse eingebettet ist, wobei der Emulator mit der Lenksäulenanordnung gekoppelt ist. Der Lenkradrahmen und die Nabe sind feststehend und der Lenkradkranz dreht sich in Bezug auf den Lenkradrahmen und die Nabe. Die Lenkradanordnung ist zwischen einer verstauten und einer nicht verstauten Position positionierbar. Das Lenksystem ist mit den Fahrzeugrädern zum Lenken der Fahrzeugräder verbunden.
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In einigen Aspekten beinhaltet der Emulator einen Zahnradsatz, der konfiguriert ist, um das Drehmoment vom Emulator auf den Lenkradkranz zu übertragen.
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In einigen Aspekten beinhaltet die Lenkradanordnung weiterhin eine Vielzahl von Lagern, die zwischen dem Lenkradkranz und dem Lenkradrahmen angeordnet sind, sodass sich der Lenkradkranz in Bezug auf den Lenkradrahmen auf der Vielzahl von Lagern dreht.
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In einigen Aspekten ist der Lenkradrahmen kreisförmig.
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In einigen Aspekten ist der Lenkradrahmen oval.
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In einigen Aspekten beinhaltet der Zahnradsatz mindestens einen ersten Gang, der mit dem Lenkradkranz gekoppelt ist, und einen zweiten Gang, der mit dem Emulator so gekoppelt ist, dass ein Untersetzungsgetriebe zwischen dem Emulator und dem Lenkradkranz angebracht ist.
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In einigen Aspekten ist der Emulator angrenzend an die Lenkradanordnung positioniert.
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In einigen Aspekten ist die Nabe exzentrisch zum Lenkradrahmen positioniert.
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In einigen Aspekten beinhaltet das Kraftfahrzeug weiterhin eine Instrumententafel mit einer Nut, worin die Lenkradanordnung in die Nut passt, wenn sich die Lenkradanordnung in der verstauten Position befindet.
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In einigen Aspekten dreht sich der Lenkradkranz nicht in Bezug auf den Lenkradrahmen, wenn sich das Lenkrad in der verstauten Position befindet.
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In einigen Aspekten beinhaltet die Instrumententafel weiterhin eine Instrumentenanzeige, worin der Lenkradrahmen die Instrumentenanzeige zumindest teilweise umgibt, wenn sich die Lenkradanordnung in der verstauten Position befindet.
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Figurenliste
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Die vorliegende Offenbarung wird hierin in Verbindung mit den nachfolgenden Figuren beschrieben, worin gleiche Zahlen für gleiche Elemente stehen.
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Bremssystems gemäß einer Ausführungsform.
- 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Lenksystems gemäß einer Ausführungsform.
- 3 ist eine schematische perspektivische Rückansicht des Lenksystems mit nicht herkömmlichen Schaltersteuerungen von 1.
- 4 ist eine schematische perspektivische Rückansicht des Lenksystems mit herkömmlichen Schaltersteuerungen gemäß einer Ausführungsform.
- 5 ist eine schematische perspektivische Rückansicht einer Lenkradanordnung gemäß einer Ausführungsform.
- 6 ist eine schematische perspektivische Vorderansicht eines Fahrzeugarmaturenbretts und einer Lenkradanordnung mit nicht herkömmlichen Schaltersteuerungen in einer nicht verstauten Konfiguration gemäß einer Ausführungsform.
- 7 ist eine schematische perspektivische Vorderansicht des Fahrzeugarmaturenbretts und der Lenkradanordnung mit nicht herkömmlichen Schaltersteuerungen von 6, welche die Lenkradanordnung in einer verstauten Konfiguration gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
- 8 ist eine schematische perspektivische Vorderansicht eines Fahrzeugarmaturenbretts und einer Lenkradanordnung mit herkömmlichen Schaltersteuerungen, welche die Lenkradanordnung in einer nicht verstauten Konfiguration gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
- 9 ist eine schematische perspektivische Vorderansicht des Fahrzeugarmaturenbretts und der Lenkradanordnung mit herkömmlichen Schaltersteuerungen von 8, welche die Lenkradanordnung in einer verstauten Konfiguration gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
- 10 ist eine schematische Darstellung einer Lenkradanordnung gemäß einer Ausführungsform.
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Die vorstehenden und anderen Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den hinzugefügten Ansprüchen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen deutlicher. Mit Verständnis dafür, dass diese Zeichnungen nur einige Ausführungsformen gemäß der Offenbarung darstellen und nicht als Einschränkung ihres Umfangs zu betrachten sind, wird die Offenbarung mit zusätzlicher Spezifizität und ausführlich durch die Verwendung der zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Alle Abmessungen, die in den Zeichnungen oder an anderer Stelle hierin offenbart sind, dienen lediglich der Veranschaulichung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Folglich sind die hierin offenbarten aufbau- und funktionsspezifischen Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachleuten die verschiedenen Arten und Weisen der Nutzung der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Wie der Fachleute verstehen, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein.
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Eine bestimmte Terminologie kann in der nachfolgenden Beschreibung auch lediglich zum Zweck der Referenz verwendet werden und soll folglich nicht einschränkend sein. Begriffe, wie „oberhalb“ und „unterhalb“, beziehen sich beispielsweise auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Begriffe, wie „vorn“, „hinten“, „links“, „rechts“, „Heck“ und „Seite“, beschreiben die Ausrichtung und/oder die Örtlichkeit von Teilen der Komponenten oder Elementen innerhalb eines konsistenten, aber beliebigen Rahmens, welche durch Bezugnahmen auf den Text und die zugehörigen Zeichnungen bei der Beschreibung der zu erörternden Komponenten oder Elementen verdeutlicht werden. Darüber hinaus können Begriffe, wie „erste/r“, „zweite/r“, „dritte/r“ und so weiter, verwendet werden, um separate Komponenten zu beschreiben. Solche Terminologie kann die oben ausdrücklich erwähnten Wörter beinhalten sowie Ableitungen davon und Wörter von vergleichbarer Bedeutung.
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Bei der Ausführung der Steer-by-Wire-Technologie bieten Lenkgefühl-Emulatoren dem Fahrer eine Drehmomentrückmeldung, um die fehlende mechanische Verbindung zwischen Lenkrad und Straßenrädern auszugleichen. Die hierin behandelten Ausführungsformen integrieren ein mittig feststehendes Lenkrad in eine teleskopierbare Lenksäule zur Verwendung durch ein Steer-by-Wire und/oder ein autonomes oder halbautonomes Fahrzeug. Das Lenkrad mit einer feststehenden exzentrischen Nabe kann bei Nichtgebrauch im Armaturenbrett verstaut werden, um den Nutzraum im Fahrgastraum zu vergrößern und gleichzeitig die auf dem Armaturenbrett angezeigten Fahrzeuginformationen zu überprüfen.
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In einigen Ausführungsformen befindet sich ein Lenkungsemulator direkt hinter dem Lenkrad, was den Platzbedarf und die Verpackungskosten reduziert. Darüber hinaus reduziert der Getriebeuntersetzungsmechanismus zwischen Emulator und Lenkrad den Drehmomentbedarf des Emulators im Vergleich zu einem Direktantriebsemulator, was eine kleinere Motor-/Emulatorgröße und damit verbundene Einsparungen bei Energie- und Verpackungskosten ermöglicht.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Fahrzeug 100 dargestellt, das ein Lenksystem 112 in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsbeispielen beinhaltet. Obwohl die hierin gezeigten Figuren exemplarische Anordnungen von Elementen darstellen, können auch zusätzliche (dazwischen liegende) Elemente, Vorrichtungen, Funktionen oder Komponenten in einer tatsächlichen Ausführungsform vorkommen. Es sollte bedacht werden, dass 1 lediglich veranschaulichend und unter Umständen nicht maßstabsgetreu ist.
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Wie in 1 dargestellt beinhaltet das Fahrzeug 100 im Allgemeinen ein Fahrgestell 104, eine Karosserie 106, Vorderräder 108, Hinterräder 110, ein Lenksystem 112 und ein Steuersystem 116. Die Karosserie 106 ist auf dem Fahrgestell 104 angeordnet und umschließt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Fahrzeugs 100. Die Karosserie 106 und das Fahrgestell 104 können gemeinsam einen Rahmen bilden. Die Räder 108-110 sind jeweils im Fahrgestell 104 in der Nähe einer jeden Ecke der Karosserie 106 drehbar verbunden.
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Wie zu erkennen ist, kann das Fahrzeug 100 eines aus einer Reihe verschiedener Automobiltypen sein, zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Lastwagen oder ein SUV, und kann einen Zweiradantrieb (2WD) (d. h. Heck- oder Frontantrieb), zuschaltbaren Vierradantrieb (4WD) oder Allradantrieb (AWD) haben. Das Fahrzeug 100 kann weiterhin ein -oder eine Kombination von mehreren- aus einer Anzahl unterschiedlicher Antriebssysteme umfassen, beispielsweise einen mit Benzin oder Diesel betriebenen Verbrennungsmotor, einen „Flexfuel“-Motor (FFV) (d. h. Verwendung von einer Mischung aus Benzin und Ethanol), einen mit einer gasförmigen Verbindung (z. B. Wasserstoff oder Erdgas) betriebenen Motor, einen Verbrennungs-/Elektro-Hybridmotor und einen Elektromotor.
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In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Lenksystem 112 eine Lenksäulenanordnung 118 und eine Lenkradanordnung 120. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Lenksystem 112 ein Steer-by-Wire-System, das Elektromotoren zur Lenkunterstützung, Sensoren zur Messung des Lenkradwinkels und des vom Fahrer aufgebrachten Drehmoments sowie einen Lenkrademulator zur Rückmeldung des Drehmoments an den Fahrer verwendet.
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In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Lenksystem 112 einen Motor 122, der mit dem Lenksystem 112 gekoppelt ist und Kraft auf die Straßenräder 108 aufbringt. Der Motor 122 kann an die drehbare Welle der Lenksäulenanordnung 118 gekoppelt sein. Das Lenksystem 112 beinhaltet weiterhin einen oder mehrere Sensor(en) zur Erfassung der beobachtbaren Bedingungen des Lenksystems 112. In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Lenkung 112 einen Drehmomentsensor 124 und einen Lenkwinkelsensor 126. Der Drehmomentsensor 124 erfasst ein auf das Lenksystem ausgeübtes Drehmoment, beispielsweise wenn der Fahrer des Fahrzeugs 100 die Lenkradanordnung 120 betätigt und somit ein drehmomentgestütztes Signal erzeugt. Der Lenkwinkelsensor 126 erfasst eine Drehposition des Lenkrades 120 und erzeugt basierend darauf Positionssignale.
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Das Steuermodul 116 empfängt die Sensorsignale und überwacht den Betrieb des Lenksystems 112 basierend darauf. Im Allgemeinen empfängt und verarbeitet das Steuersystem 116 Sensorsignale vom Drehmomentsensor über einen bestimmten Zeitraum, um die auf die Straßenräder wirkende Kraft zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 116 mit der Lenksäule 118 gekoppelt.
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Die 2-10 veranschaulichen ein festes exzentrisches Nabenlenksystem 212 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Lenksystem 212 beinhaltet eine Lenksäulenanordnung 218 und eine Lenkradanordnung 220. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Lenkradanordnung 220 einen Lenkradrahmen 242, einen Lenkradkranz 244 und eine Lenkradnabe 246. In einigen Ausführungsformen ist der Lenkradrahmen 242 ein innenliegender, feststehender Rahmen, der sich nicht mit dem Lenkradkranz 244 dreht. In einigen Ausführungsformen dreht sich der Lenkradkranz 244 in Relation zum Lenkradrahmen 242. In einigen Ausführungsformen ist die Nabe 246 feststehend und dreht sich nicht. Der Lenkradrahmen 242, der Lenkradkranz 244 und die Nabe 246 werden hierin ausführlicher behandelt.
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In einigen Ausführungsformen ist ein Motor/Emulator 254 direkt hinter der Lenkradanordnung 220 montiert. In einigen Ausführungsformen ist der Motor/Emulator 254 an einer beliebigen Stelle entlang der drehbaren Welle der Lenksäule 218 gekoppelt. Der Motor/Emulator 254 beinhaltet ein Gehäuse 255 mit einer Außenfläche 256 und einem Neigungsverbindungsabschnitt 258. Der Neigungsverbindungsabschnitt 258 wird an einem Neigungspunkt 260 mit der Lenksäulenanordnung 218 verbunden, wodurch der Fahrer die Lenkradanordnung 220 in einen gewünschten Winkel neigen kann. In einigen Ausführungsformen ist im Gehäuse 255 des Motors/Emulators 254 ein Untersetzungsgetriebemechanismus eingebaut, der den Drehmomentbedarf des Emulators reduziert.
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In einigen Ausführungsformen, wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Außenfläche 256 des Emulatorgehäuses 255 eine Vielzahl von berührungsempfindlichen Fahrersteuerungen 262, die in das Gehäuse integriert sind. In einigen Ausführungsformen werden die Steuerungen auf einem Head-up-Display (HUD-Kopf-oben-Anzeige) dem Bediener angezeigt. Mit der berührungsempfindlichen Fahrersteuerung 262 kann der Fahrer verschiedene Funktionen, wie beispielsweise und ohne Einschränkung Blinker, Scheibenwaschwasser und Scheibenwischer mit einem oder mehreren Fingern beim Drehen des Lenkradkranzes 244 bequem steuern. In einigen Ausführungsformen können zusätzliche berührungsempfindliche Steuerungen 264, 266 an einer Seite des Gehäuses 255 oder an einer anderen Stelle der Lenkradanordnung 220 angebracht sein, um es dem Bediener zu ermöglichen, die Lenkradanordnung 220 in der Instrumententafel zu verstauen, wie hierin erläutert, und/oder um die Lenkradanordnung 220 um den Schwenkpunkt 260 in einen gewünschten Neigungswinkel zu neigen.
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In einigen Ausführungsformen, wie in 4 dargestellt, beinhaltet der Emulator 224 eine Vielzahl von Fahrer-Schaltersteuerungen 362. Die Fahrer-Schaltersteuerungen 362 ermöglicht es dem Fahrer, verschiedene Funktionen, wie beispielsweise und ohne Einschränkung, Blinker, Scheibenwaschwasser und Scheibenwischer über eine Hebelbetätigung zu steuern.
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Die Lenkradanordnung 220 wird in 5 ausführlicher dargestellt. Der feststehende Lenkradrahmen 242 unterstützt die feste Nabe 246. Der Lenkradrahmen 242 und die Nabe 246 werden von der Lenksäule 218 getragen, drehen sich jedoch nicht mit dem Lenkradkranz 244. In einigen Ausführungsformen sind der Lenkradrahmen 242 und die Nabe 246 unter der Nabe 246 miteinander verbunden. In einigen Ausführungsformen sind der Lenkradrahmen 242 und die Nabe 246 am Gehäuse 255 des Motors/Emulators 254 befestigt.
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In einigen Ausführungsformen definiert der Rahmen 242 eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung 241. In weiteren Ausführungsformen definiert der Rahmen 242 andere Öffnungsformen, wie beispielsweise ovalförmig. Die Nabe 246 ist exzentrisch und nicht mittig innerhalb der durch den Lenkradrahmen 242 definierten Öffnung 241 angeordnet, das heißt, eine durch die Nabe 246 verlaufende Längsachse ist parallel zu einer durch die Mitte der Öffnung 241 verlaufenden Längsachse angeordnet. Die Nabe 246 beherbergt ein zusätzliches Rückhaltesystem, wie beispielsweise ein Airbagmodul, das bei einem Aufprall des Fahrzeugs zum Einsatz kommt. Da die Nabe 246 feststehend ist, das heißt, die Nabe 246 dreht sich nicht mit dem Lenkrad, bleibt das Airbagmodul bei Aktivierung in der gleichen Ausrichtung zur Kabine des Fahrzeugs 100. Die Nabe 246 ist versetzt zur Achse des Lenkradrahmens 244 angeordnet
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Die Felge 244 ist eine drehbare Fläche, die den Rahmen 242 zumindest teilweise überdeckt. In einigen Ausführungsformen ist die Felge 244 ein flexibles Material, das mindestens einen Teil des Rahmens 242 bedeckt. In einigen Ausführungsformen ist die Felge 244 ein starres Material, das mindestens einen Teil des Rahmens 242 bedeckt. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Lenkradanordnung 220 eine Vielzahl von Lagern 243, die zwischen dem Rahmen 242 und der Felge 244 angeordnet sind. Die Lager 243 ermöglichen ein leichtgängiges Drehen der Felge 244 über die Außenfläche des Rahmens 242.
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In einigen Ausführungsformen ist ein Zahnradsatz 270 mit der Felge 244 und mit einer Abtriebswelle des Motors 257 des Emulators 254 gekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist der Zahnradsatz 270 ein innenliegender Zahnradsatz. Der Zahnradsatz 270 besteht aus einer gemeinsamen Welle 272 mit zwei Zahnrädern 274, 276, die an den Enden der Welle 272 befestigt sind. Zähne an einer Außenkante des Zahnrades 276 greift mit Innenverzahnung am Lenkradkranz 244. Das Drehmoment des Emulators kann durch den Zahnradsatz 270 auf den Lenkradkranz übertragen werden. Zähne an einer Außenkante des Zahnrads 274 greifen mit einer Abtriebswelle des Motors 257.
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Das Untersetzungsgetriebemechanismus des Zahnradsatzes 270 zwischen dem Emulator 254 und dem Lenkradkranz 244 ermöglicht einen geringeren Drehmomentbedarf des Emulators. Der verringerte Drehmomentbedarf des Emulators führt außerdem zu einer kleineren Emulatorgröße, sowohl in der Gehäusegröße als auch in der Leistungsabgabe, was zusätzliche Kosten- und Masseneinsparungen ermöglicht.
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Der Emulator 254 empfängt Lenkinformationen vom Fahrer über die Felge 244 und den Zahnradsatz 270 und bietet dem Fahrer eine Drehmomentrückmeldung über den Zahnradsatz 270 und die Felge 244, um ein Lenkgefühl für das Steer-by-Wire-Fahrzeug 100 zu vermitteln. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor 257 und dem drehbaren Lenkradkranz 244 reduziert den Drehmomentbedarf des Emulators gegenüber einem Direktantriebsemulator. Der reduzierte Drehmomentbedarf reduziert die Größe des Motors/Emulators 254 für verbesserte Verpackungsmöglichkeiten.
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Unter Bezugnahme auf die 6 und 7 passt die Lenkradanordnung 220, wenn die Lenksäule verstaut ist, in einen dafür vorgesehenen Hohlraum im Armaturenbrett. 6 veranschaulicht die Lenkradanordnung 220 in einer nicht verstauten Konfiguration. Wie hierin erläutert, befindet sich der Motor/Emulator 254 direkt hinter der Lenkradanordnung 220 und ist nicht durch die Lenksäule von der Lenkradanordnung 220 getrennt. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Armaturenbrett 280 des Fahrzeugs 100 eine ausgehöhlte Nut 281. Die Nut 281 ist zur Aufnahme von Rahmen 242, Felge 244 und Nabe 246 der Lenkradanordnung 220 konfiguriert. In einigen Ausführungsformen ist die Nut 281 durch eine gebogene Oberfläche 282 definiert, die zur Kabine des Fahrzeugs 100 hin offen ist, um die Lenkradanordnung 220 aufzunehmen, wenn ein Befehl zum Verstauen der Anordnung 220 empfangen wird. Mindestens ein Teil der Nut 281 ist zur Aufnahme des Rahmens 242 und der Felge 244 der Anordnung 220 konfiguriert, während ein unterer Teil der Nut 281 zur Aufnahme des Motors/Emulators 254 und der Nabe 246 konfiguriert ist.
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6 veranschaulicht die Lenkradanordnung 220 in einer verstauten Konfiguration. In einigen Ausführungsformen, wenn die Lenkradanordnung 220 und der Motor/Emulator 254 in der Nut 281 im Armaturenbrett 280 verstaut sind, ist die Lenkungsanordnung 220 im Wesentlichen bündig mit einer Außenfläche 285 des Armaturenbretts 280. Die kleinere Größe des Emulators 254 reduziert den Platz im Armaturenbrett 280, der zur Aufnahme des Emulators 254 erforderlich ist, wenn sich die Lenkungsanordnung 220 in der verstauten Position befindet, was zu Kosteneinsparungen führt. Da die Nabe 246 exzentrisch am Lenkradrahmen 242 angebracht ist, ist eine Kombi-Instrumentenöffnung 286 sowohl sichtbar, wenn sich die Lenkungsanordnung 220 in der verstauten als auch in der nicht verstauten Position befindet. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Kombi-Instrumentenöffnung eine Anzeige, die Fahrzeuginformationen einschließlich beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motoröltemperatur und eines Kraftstofffüllstands elektronisch anzeigt.
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Wenn sich die Lenkradanordnung 220 in der verstauten Position befindet, dreht sich der Lenkradkranz 244 nicht. Weiterhin beinhaltet die Lenkradanordnung 220 in einigen Ausführungen, wie beispielsweise diejenigen in den 2-7, keine Speichen, mit denen der Fahrer den Winkel des Straßenrades erkennen kann. In einigen Ausführungsformen können Markierungen auf dem Cluster oder auf der Felge den Fahrer dabei unterstützen, die Position des Straßenradwinkels zu identifizieren (das heißt, ob die Reifen des Fahrzeugs in einer geraden Richtung oder anders positioniert sind).
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In einigen Ausführungsformen können aufgrund der symmetrischen Form des Lenkradrahmens und des Fehlens der Speichen das Lenkrad und der Lenkradwinkel leicht synchronisiert werden, wenn sich der Lenkradkranz an einem beliebigen Drehpunkt um den Lenkradrahmen befindet.
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Die 8-9 veranschaulichen die in 4 dargestellte Lenkradanordnung 320 sowohl in einer nicht verstauten als auch in einer verstauten Konfiguration. 8 veranschaulicht die Lenkradanordnung 320 in einer nicht verstauten Position. In einigen Ausführungsformen beinhaltet das Armaturenbrett 280 des Fahrzeugs 100 eine ausgehöhlte Nut 381. Die Nut 381 ist zur Aufnahme des Rahmens 342, der Felge 344, einer oder mehrerer Fahrer-Schaltersteuerungen 362 und der Nabe 246 der Lenkradanordnung 320 konfiguriert. In einigen Ausführungsformen ist die Nut 381 durch eine gebogene Oberfläche 382 definiert, die zur Kabine des Fahrzeugs 100 hin offen ist, um die Lenkradanordnung 320 aufzunehmen, wenn ein Befehl zum Verstauen der Anordnung 320 empfangen wird. Mindestens ein Teil der Nut 381 ist zur Aufnahme des Rahmens 342, der Felge 344 und einer oder mehrerer Fahrer-Schaltersteuerungen 362 der Anordnung 320 konfiguriert, während ein unterer Teil der Nut 381 zur Aufnahme des Motors/Emulators 254 und der Nabe 246 konfiguriert ist.
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9 veranschaulicht die Lenkradanordnung 320 in einer verstauten Konfiguration. In einigen Ausführungsformen, wenn die Lenkradanordnung 320 und der Motor/Emulator 254 in der Nut 381 im Armaturenbrett 280 verstaut sind, ist die Lenkungsanordnung 320 im Wesentlichen bündig mit einer Außenfläche 285 des Armaturenbretts 280. Die kleinere Größe des Emulators 254 reduziert den Platz im Armaturenbrett 280, der zur Aufnahme des Emulators 254 erforderlich ist, wenn sich die Lenkungsanordnung 320 in der verstauten Position befindet, was zu Kosteneinsparungen führt. Da die Nabe 246 exzentrisch am Lenkradrahmen 342 angebracht ist, ist eine Kombi-Instrumentenöffnung 286 sowohl sichtbar, wenn sich die Lenkungsanordnung 320 in der verstauten als auch in der nicht verstauten Position befindet. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Kombi-Instrumentenöffnung eine Anzeige, die Fahrzeuginformationen einschließlich beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Motoröltemperatur und eines Kraftstofffüllstands elektronisch anzeigt.
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10 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform einer Lenkradanordnung 420. Ähnlich der in 5 dargestellten Lenkradanordnung 220 beinhaltet die Lenkradanordnung 420 einen feststehenden Lenkradrahmen 442, der eine exzentrisch gelagerte feste Nabe trägt (nicht dargestellt). Der Lenkradrahmen 442 und die Nabe werden von der Lenksäulenanordnung getragen, drehen sich jedoch nicht mit dem Lenkradkranz 444.
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In einigen Ausführungsformen definiert der Rahmen 442 eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung 441. In weiteren Ausführungsformen kann die Öffnung 441 auch andere Formen annehmen, wie beispielsweise eine ovale. Wie hierin behandelt, befindet sich die Nabe, wie auch die Nabe 246, exzentrisch innerhalb der Öffnung 441, das heißt, eine Achse, die in Längsrichtung durch die Nabe 246 verläuft, verläuft parallel zur Längsachse der Öffnung 441.
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Die Felge 444 ist eine drehbare Fläche, die den Rahmen 442 zumindest teilweise überdeckt. In einigen Ausführungsformen ist die Felge 444 ein flexibles Material, das mindestens einen Teil des Rahmens 442 bedeckt. In einigen Ausführungsformen ist die Felge 444 ein starres Material, das mindestens einen Teil des Rahmens 442 bedeckt. In einigen Ausführungsformen beinhaltet die Lenkradanordnung 420 eine Vielzahl von Lagern 443, die zwischen dem Rahmen 442 und der Felge 444 angeordnet sind. Die Lager 443 ermöglichen ein leichtgängiges Drehen der Felge 444 über die Außenfläche des Rahmens 442.
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In einigen Ausführungsformen ist ein Zahnradsatz 470 mit der Felge 444 und mit einem Motor 457 des Emulators gekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist der Zahnradsatz 470 ein innenliegender Zahnradsatz, wie hierin in Bezug auf 5 erläutert. Der Zahnradsatz 470 besteht aus einem innenliegenden Zahnrad, das am Lenkradkranz 444 befestigt ist, und einem außenliegenden Zahnrad, das an der Abtriebswelle des Emulators befestigt ist. Die Außenverzahnung auf der Abtriebswelle des Emulators greift mit der Innenverzahnung auf dem Lenkradkranz 444. Das Drehmoment des Emulators kann durch den Zahnradsatz 470 zum Lenkradkranz 444 übertragen werden.
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Hervorzuheben ist, dass an den hierin beschriebenen Ausführungsformen viele Variationen und Änderungen vorgenommen werden können, deren Elemente unter anderem als akzeptable Beispiele zu verstehen sind. Alle derartigen Modifikationen und Variationen sollen hierin in den Umfang dieser Offenbarung eingeschlossen und durch die folgenden Patentansprüche geschützt werden. Darüber hinaus kann jeder der hierin beschriebenen Schritte gleichzeitig oder in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die sich von den hierin beschriebenen Schritten unterscheidet. Darüber hinaus können, wie es offensichtlich sein sollte, die Merkmale und Attribute der hierin offenbarten spezifischen Ausführungsformen auf unterschiedliche Weise kombiniert werden, um zusätzliche Ausführungsformen zu bilden, die alle in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
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Hierin verwendete bedingte Sprache, wie z. B. „kann“, „könnte“, „z. B.“ und dergleichen, sind generell, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder anderweitig im verwendeten Kontext verstanden, so zu verstehen, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände beinhalten, während anderer Ausführungsformen dies nicht tun. Somit bedeutet diese Bedingungssprache im Allgemeinen nicht, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner Weise für eine oder mehrere Ausführungsformen erforderlich sind, oder dass eine oder mehrere Ausführungsformen notwendigerweise zum Entscheiden eine Logik, ob mit oder ohne Autor-Eingabe oder -Aufforderung, beinhalten, ob diese Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner besonderen Ausführungsform beinhaltet sind oder durchgeführt werden sollen.
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Darüber hinaus kann die folgende Terminologie hierin verwendet worden sein. Die Singularformen „ein“, „eine“, „die“ und „der“ schließen Referenzen im Plural mit ein, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt. Somit beinhaltet beispielsweise der Bezug auf ein Element den Bezug auf eines oder mehrere Elemente. Die Begriffe „diejenigen“ und „solche“ beziehen sich auf ein, zwei oder mehr und gelten allgemein für die Auswahl einiger oder aller Mengen. Der Begriff „Vielzahl“ bezieht sich auf zwei oder mehr eines Elements. Der Begriff „etwa“ oder „annähernd“ bedeutet, dass Mengen, Abmessungen, Größen, Formulierungen, Parameter, Formen und andere Merkmale nicht exakt sein müssen, sondern je nach Wunsch angenähert und/oder größer oder kleiner sein können, was akzeptable Toleranzen, Umrechnungsfaktoren, Abrunden, Messfehler und dergleichen und andere Faktoren, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, widerspiegelt. Der Begriff „im Wesentlichen“ bedeutet, dass die genannte Eigenschaft, der Parameter oder der Wert nicht genau erreicht werden muss, sondern dass Abweichungen oder Variationen, wie beispielsweise Toleranzen, Messfehler, Messgenauigkeitsbeschränkungen und andere Faktoren, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, in Mengen auftreten können, die den Effekt den die Eigenschaft zur Verfügung stellen soll, nicht ausschließt.
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Numerische Daten können hierin in einem Bereichsformat ausgedrückt oder dargestellt werden. Es versteht sich, dass ein solches Bereichsformat lediglich zwecks Komfort und Kürze verwendet wird, und somit flexibel interpretiert werden sollte, um nicht nur die numerischen Werte explizit einzuschließen, die ausdrücklich als die Grenzen des Bereichs aufgeführt sind, sondern auch um so interpretiert zu werden, dass alle einzelnen numerischen Werte oder Teilbereiche innerhalb dieses Bereichs enthalten sind, als ob jeder numerische Wert und Teilbereich ausdrücklich aufgeführt ist. Als Veranschaulichung sollte ein numerischer Bereich von etwa 1 bis 5 so interpretiert werden, dass er nicht nur die explizit rezitierten Werte von etwa 1 bis etwa 5 einschließt, sondern sollte auch so interpretiert werden, dass er auch einzelne Werte und Unterbereiche innerhalb des angegebenen Bereichs enthält. Somit sind in diesem numerischen Bereich Einzelwerte wie 2, 3 und 4 und Teilbereiche wie „etwa 1 bis etwa 3“, „etwa 2 bis 4“ und „etwa 3 bis etwa 5“, „1 bis 3“, „2 bis 4“ „3 bis 5“ usw. enthalten. Dieses selbige Prinzip gilt für Bereiche, die nur einen Zahlenwert (z. B. „größer als etwa 1“) angeben, und soll unabhängig vom Umfang des Bereichs oder den beschriebenen Eigenschaften gelten. Eine Vielzahl von Begriffen kann in einer gemeinsamen Liste zwecks Komfort vorgelegt werden. Allerdings sollten diese Listen so ausgelegt werden, dass jedes Element der Liste einzeln als separates und einzigartiges Element identifiziert wird. Somit sollte kein einzelnes Element einer solchen Liste als Defacto-Entsprechung eines anderen Elements der gleichen Liste ausschließlich basierend auf ihrer Darstellung in einer gemeinsamen Gruppe angesehen werden, außer wenn das Gegenteil angegeben ist. Weiterhin können die Begriffe „und“ und „oder“ in Verbindung mit einer Liste von Gegenständen verwendet werden, die weit auszulegen sind, da einer oder mehrere der aufgeführten Gegenstände allein oder in Kombination mit anderen aufgeführten Gegenständen verwendet werden können. Der Begriff „alternativ“ bezieht sich auf die Auswahl einer von zwei oder mehr Alternativen, und soll die Auswahl nur der aufgeführten Alternativen oder nur einer der aufgeführten Alternativen auf einmal nicht beschränken, es sei denn, der Kontext gibt klar etwas anderes an.
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Während exemplarische Ausführungsformen vorstehend beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen beinhaltet sind. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere exemplarische Aspekte der vorliegenden Offenbarung auszubilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu sein, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere oder Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher sind Ausführungsformen, die nach dem Stand der Technik, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
