-
Die Erfindung betrifft eine Lenkwelleneinrichtung für eine Lenkung eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer Lenkung.
-
Eine solche Lenkwelleneinrichtung für eine Lenkung eines Kraftwagens ist beispielsweise bereits der
EP 0 878 376 A2 als bekannt zu entnehmen. Die Lenkwelleneinrichtung weist wenigstens eine Lenkwelle auf, über welche ein Lenkrad der Lenkung mit einem Lenkgetriebe der Lenkung mechanisch verbindbar ist, insbesondere derart, dass Drehmomente von dem Lenkrad über die Lenkwelle auf das Lenkgetriebe übertragbar sind. Dabei ist die Lenkwelle um eine Drehachse in unterschiedliche Drehstellungen drehbar, um dadurch Lenkbewegungen von Rädern des Kraftwagens zu bewirken.
-
Die Lenkwelle umfasst ein erstes Lenkwellenteil und ein zweites Lenkwellenteil, welches drehmomentübertragend mit dem ersten Lenkwellenteil verbunden ist. Dadurch können beispielsweise die zuvor genannten Drehmomente von dem Lenkrad auf das erste Lenkwellenteil und von dem ersten Lenkwellenteil auf das zweite Lenkwellenteil übertragen werden. Außerdem weist die Lenkwelle wenigstens eine Soll-Versagensstelle auf, an welcher die Lenkwelle durch eine unfallbedingte Kraftbeaufschlagung gezielt deformierbar und/oder zerstörbar ist.
-
Des Weiteren offenbart die
DE 10 2012 014 762 A1 ein Kraftfahrzeug, mit einer Instrumententafel und einem auf eine Lenksäule angeordneten Lenkrad, welches im Bereich der Instrumententafel angeordnet ist. Das Lenkrad ist relativ zur Instrumententafel beweglich und in einer Längsrichtung der Lenksäule in Richtung der Instrumententafel von einer ersten Position in eine zweite Position verschiebbar.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lenkwelleneinrichtung für einen Kraftwagen und einen Kraftwagen zu schaffen, sodass ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisierbar ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lenkwelleneinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
-
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Lenkwelleneinrichtung für eine auch als Lenksystem bezeichnete Lenkung eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Die Lenkwelleneinrichtung weist wenigstens eine Lenkwelle auf, welche beispielsweise als eine Lenkzwischenwelle ausgebildet ist. Über die Lenkwelle beziehungsweise unter Vermittlung der Lenkwelle ist ein Lenkrad der Lenkung mit einem Lenkgetriebe der Lenkung mechanisch verbindbar, insbesondere derart, dass Drehmomente von dem Lenkrad über die Lenkwelle auf das Lenkgetriebe übertragbar sind beziehungsweise übertragen werden können. Die genannten Drehmomente werden beispielsweise von einer Person, insbesondere von dem Fahrer des Kraftwagens, auf das Lenkrad ausgeübt, um das Lenkrad und dadurch die Lenkwelle zu drehen. Hierdurch können beispielsweise Lenkbewegungen von Rädern des Kraftwagens bewirkt werden, um dadurch beispielsweise eine Kurvenfahrt und/oder Richtungsänderungen der Kraftwagens bewirken zu können. Dies bedeutet, dass die Räder über das Lenkgetriebe, die Lenkwelle und das Lenkrad von dem Fahrer gelenkt werden können. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt umfasst der Kraftwagen in seinem vollständig hergestellten Zustand die lenkbaren und somit um eine Lenkachse relativ zu einem beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau verschwenkbaren Räder und die Lenkung, über welche beziehungsweise mittels welcher der Fahrer die Räder lenken, das heißt um die Lenkachse verschwenken kann. Hierzu übt der Fahrer die zuvor genannten Drehmomente auf das Lenkrad aus, von welchem die Drehmomente zumindest mittelbar auf die Lenkwelle übertragbar sind beziehungsweise übertragen werden. Von der Lenkwelle werden die Lenkmomente auf das Lenkgetriebe übertragen, um dadurch mittels der Drehmomente über das Lenkgetriebe die Räder zu lenken.
-
Die zuvor genannte Lenkzwischenwelle wird beispielsweise als Verbindung zwischen einer Lenksäule der Lenkung und dem Lenkgetriebe verwendet, sodass beispielsweise die Lenksäule über die Lenkzwischenwelle mit dem Lenkgetriebe mechanisch verbunden beziehungsweise verbindbar ist, insbesondere derart, dass die zuvor genannten Drehmomente von der Lenksäule über die Lenkzwischenwelle auf das Lenkgetriebe übertragbar sind. Dabei ist beispielsweise das Lenkrad drehfest mit der Lenksäule verbunden und somit an der Lenksäule gehalten.
-
Die Lenkwelle ist dabei um eine Drehachse in unterschiedliche Drehstellungen drehbar, um dadurch die Lenkbewegungen der Räder zu bewirken. Mit anderen Worten, um die Räder zu lenken, wird die Lenkwelle um die Drehachse in unterschiedliche Drehstellungen gedreht, wobei beispielsweise die jeweilige Drehstellung mit einer jeweiligen Schwenkposition des jeweiligen Rads korrespondiert. Um die Lenkwelle beispielsweise um die Drehachse zu drehen, wird das Lenkrad, insbesondere von dem Fahrer, gedreht.
-
Die Lenkwelle weist ein erstes Lenkwellenteil und ein zweites Lenkwellenteil auf, welches drehmomentübertragend mit dem ersten Lenkwellenteil verbunden ist. Dadurch sind die zuvor genannten Drehmomente von dem ersten Lenkwellenteil auf das zweite Lenkwellenteil übertragbar beziehungsweise umgekehrt. Darüber hinaus weist die Lenkwelle wenigstens eine Soll-Versagensstelle auf, an welcher die Lenkwelle durch eine unfallbedingte, insbesondere zumindest entlang der Drehachse wirkende, Kraftbeaufschlagung gezielt deformierbar und/oder zerstörbar ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass sich die Lenkwelle an der wenigstens einen Soll-Versagensstelle in Folge der unfallbedingten, insbesondere zumindest entlang der Drehachse verlaufenden, Kraftbeaufschlagung gezielt beziehungsweise gewünscht deformiert und dabei beispielsweise knickt, um dadurch beispielsweise eine besonders vorteilhafte, unfallbedingte Bewegung, insbesondere Rückverlagerung, des Lenkgetriebes zuzulassen.
-
Um nun ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten der Lenkwelleneinrichtung und somit des Kraftwagens zu realisieren, ist erfindungsgemäß wenigstens ein zumindest mittelbar mit der Lenkwelle gekoppeltes und relativ zu der Lenkwelle um die Drehachse drehbares Knickelement vorgesehen, mittels welchem bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung ein an der Soll-Versagensstelle unabhängig von der Drehstellung der Lenkwelle in eine definierte Knickrichtung erfolgendes Knicken der Lenkwelle bewirkbar ist. Das Knickelement ist vorzugsweise ein separat von der Lenkwelle ausgebildetes und zusätzlich zur Lenkwelle vorgesehenes Bauteil, welches bewirkt beziehungsweise sicherstellt, dass die beispielsweise als Lenkzwischenwelle ausgebildete Lenkwelle bei der vorzugsweise zumindest entlang der Drehachse verlaufenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung bereits ab einem geringen Kraftniveau knickt und dabei in die definierte Knickrichtung knickt, und zwar unabhängig von der Drehstellung und somit unabhängig von einer Stellung des Lenkrads.
-
Unter dem Merkmal, dass das mittels des Knickelements bewirkbare Knicken der Lenkwelle an der Soll-Versagensstelle unabhängig von der Drehstellung in die definierte Knickrichtung erfolgt, ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Werden beispielsweise jeweilige identische beziehungsweise baugleiche erfindungsgemäße Lenkwelleneinrichtungen beispielsweise dem gleichen Unfalltest unterzogen und dabei beispielsweise der gleichen unfallbedingten Kraftbeaufschlagung unterworfen, wobei sich jedoch die Lenkwellen der Lenkwelleneinrichtungen in jeweiligen, voneinander unterschiedlichen Drehstellungen befinden, so erfolgt das jeweilige Knicken der jeweiligen Lenkwelle trotz der unterschiedlichen Drehstellungen stets in die gleiche Knickrichtung, da das Knickelement sicherstellt, dass die Lenkwelle unabhängig davon, in welcher der Drehstellungen sich die Lenkwelle befindet, bei der gleichen unfallbedingten Kraftbeaufschlagung stets in die gleiche beziehungsweise in dieselbe Knickrichtung knickt. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte, gewünschte und definierte Bewegung der Lenkwelle bei einem Unfall unabhängig von der Drehstellung sichergestellt werden, sodass auch unabhängig von der Drehstellung eine vorteilhafte Bewegung, insbesondere eine in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verlaufende, unfallbedingte Rückverlagerung des Lenkgetriebes, insbesondere zur Lenksäule und dem Lenkrad hin, sichergestellt werden kann. In der Folge kann beispielsweise eine übermäßige Rückverlagerung des Lenkrads zum Fahrer hin vermieden werden, sodass ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden kann.
-
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Knickelement in der Lenkwelle angeordnet ist. Hierdurch kann beispielsweise der Bauraumbedarf der Lenkwelleneinrichtung gering gehalten werden, sodass ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten darstellbar ist.
-
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Knickelement außerhalb der Lenkwelle auf der Lenkwelle angeordnet ist. Hierdurch kann mittels des Knickelements das unfallbedingte Knicken der Lenkwelle besonders gezielt und somit vorteilhaft beeinflusst werden.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Knickelement bezüglich der Drehachse nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise auf besonders einfache Weise vermieden werden, dass sich das Knickelement bei einer Drehung der Lenkwelle übermäßig mit dieser mit dreht. Mit anderen Worten kann hierdurch auf einfache Weise sichergestellt werden, dass sich das Knickelement nicht oder nur sehr geringfügig mit der Lenkwelle mit dreht, sodass beispielsweise das Knickelement seine das Knicken des Lenkwelle vorteilhaft beeinflussende Position bei einer um die Drehachse verlaufenden Drehung der Lenkwelle zumindest im Wesentlichen beibehält, sodass unabhängig von der Drehstellung der Lenkwelle dieses stets in dieselbe Knickrichtung knickt. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden. Insbesondere können die Teileanzahl und somit der Bauraumbedarf gering gehalten werden, sodass auch die Anzahl an Bauteilen, welche potentiell in den Innenraum des Kraftwagens eindringen können, besonders gering gehalten werden kann. Dadurch ist ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisierbar.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der auch als Schwerpunkt oder Gewichtsschwerpunkt bezeichnete Massenmittelpunkt des Knickelements beabstandet von der Drehachse angeordnet. Wie hinlänglich bekannt ist, ist der Massenmittelpunkt eines Körpers und somit des Knickelements das mit der Masse gewichtete Mittel der Positionen der Massepunkte des Körpers beziehungsweise des Knickelements. Durch die beabstandete Anordnung des Schwerpunkts von der Drehachse kann auf besonders einfache und somit bauraum- und gewichtsgünstige Weise sichergestellt werden, dass eine übermäßige Drehung des Knickelements unterbleibt, wenn die Lenkwelle um die Drehachse gedreht wird, sodass das Knickelement das Knicken der Lenkwelle unabhängig von deren Drehstellung besonders vorteilhaft beeinflussen kann.
-
Um ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Lenkwellenteile teleskopartig angeordnet und dadurch bei beziehungsweise in Folge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung teleskopartig ineinander schiebbar sind. Die teleskopartige Anordnung und ineinander Schiebbarkeit der Lenkwellenteile wird auch als Teleskopierung der Lenkwellenteile bezeichnet. Die Teleskopierung kann genutzt werden, um eine besonders einfache Montage der Lenkwelle zu realisieren. Ferner kann die Teleskopierung genutzt werden, um im Falle eines Unfalls eine Entkopplung des Lenkgetriebes von der Lenksäule und dem Lenkrad zu ermöglichen. Da die Lenkwellenteile bei einer insbesondere zumindest entlang der Drehachse verlaufenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung ineinander geschoben werden, kann eine in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten verlaufende, unfallbedingte Rückverlagerung beziehungsweise Rückversetzung des Lenkgetriebes ermöglicht werden, ohne dass eine solche Rückverlagerung des Lenkgetriebes zu einer möglichen Rückverlagerung des Lenkrads führt. Dabei kann durch eine Kombination der Teleskopierung mit dem Knickelement ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisiert werden. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass eine beispielsweise entlang der Drehachse verlaufende Länge der Teleskopierung und somit ein Weg beziehungsweise eine Strecke um den beziehungsweise die die Lenkwellenteile teleskopartig ineinandergeschoben werden können, aufgrund von geometrischen Randbedingungen insbesondere dadurch begrenzt ist, dass beispielsweise jeweilige Lagen von jeweiligen Kreuzgelenken der Lenkwelleneinrichtung bauraumbedingt vorgegeben ist, wobei üblicherweise für einen Normalbetrieb eine Restüberdeckung der beiden als Teleskopteile fungierenden Lenkwellenteile vorgehalten werden muss. Insofern ist auch die maximale unfallbedingte Rückversetzung des Lenkgetriebes begrenzt, ohne dass es zu einer übermäßigen Rückverlagerung des Lenkrads kommt.
-
In der Folge müssten entsprechende Karosseriemaßnahmen geschaffen werden, welche eine übermäßige Eindrückung beziehungsweise Rückverlagerung im Falle eines Unfalls begrenzen. Solche Karosseriemaßnahmen stehen jedoch im Widerspruch zu dem Wunsch einer möglichst weichen Abfederung im Falle eines Unfalls. Des Weiteren wurde gefunden, dass die Teleskopierung, das heißt die ineinander Schiebbarkeit der Lenkwellenteile durch bei einem Unfall auftretende und insbesondere auf die Lenkwelleneinrichtung wirkende Querkräfte beeinflusst werden kann.
-
Kommt es zu einer sehr hohen, auf die Lenkwelleneinrichtung wirkenden Querkraft, so kann dies die ineinander Schiebbarkeit der Lenkwellenteile auf unerwünschte Weise beeinflussen, wenn keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind. Um beispielsweise eine übermäßig hohe, auf die Lenkwelleneinrichtung wirkende Querkraft zu vermeiden, können Vorkehrungen getroffen werden, um zu vermeiden, dass im Falle eines Unfalls etwaige Baugruppen mit der Lenkwelle in Kontakt treten. Dies ist wiederum aufgrund von üblicherweise beengten Platzverhältnissen im Vorderwagenbereich eines Kraftwagens nur sehr aufwändig oder nur sehr eingeschränkt möglich.
-
Ferner wurde gefunden, dass unter bestimmten Rand- beziehungsweise Rahmenbedingungen ein an der insbesondere als Soll-Knickstelle fungierenden Soll-Versagensstelle erfolgendes Knicken der Lenkwelle gezielt beziehungsweise gewünscht zu einem Kontakt der Lenkwelle mit einer weiteren Baugruppe gezielt bewirken kann, wodurch eine Kraftübertragung zwischen dem Lenkgetriebe und dem Lenkrad weiter verzögert werden kann. Dabei ist jedoch die Knickrichtung der Lenkwelle nur klar beziehungsweise definiert, wenn das Knicken in eine solche Knickrichtung durch die dritte Baugruppe bewirkt wird, nicht jedoch bei einer freien Knickung der Lenkwelle. Unter einer solchen freien Knickung der Lenkwelle ist insbesondere ein solches Knicken zu verstehen, bei welchem die Lenkwelle ohne Kontakt mit einer weiteren Baugruppe knickt.
-
Üblicherweise können Soll-Knickstellen für eine freie Knickung der Lenkwelle nicht als vorteilhafte Unfallmaßnahmen angewendet werden, weil für freie Knickungen die Knickrichtung der Lenkwelle üblicherweise beziehungsweise insbesondere dann, wenn das erfindungsgemäße Knickelement nicht vorgesehen ist, nicht vorhergesagt werden kann und nicht definiert ist und deshalb eine robuste Sicherstellung nicht möglich ist, insbesondere dahingehend, dass die beispielsweise als geknicktes Rohr ausgebildete Lenkwelle nicht einharkt etc. Grundsätzlich ist denkbar, die Soll-Versagensstelle als Soll-Knickstelle der Lenkwelle so auszulegen, dass die Lenkwelle bei einer entsprechenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung in eine bestimmte Richtung knickt. Allerdings hängt dann die Richtung, in welche die Lenkwelle knickt, von der jeweiligen Drehstellung der Lenkwelle ab. Mit anderen Worten ändert sich dann die Knickrichtung durch Drehen der Lenkwelle um die Drehachse in die unterschiedlichen Drehstellungen. Dies kann jedoch erfindungsgemäß vermieden werden, da das Knickelement sicherstellt, dass die Lenkwelle in den Drehstellungen stets in dieselbe beziehungsweise in die gleiche Knickrichtung knickt. Hierdurch können beispielsweise unerwünschte Kontakte der Lenkwelle mit anderen Baugruppen vermieden oder aber gezielt bewirkt werden. Insbesondere ist es möglich, einen besonders großen Weg zu realisieren, um welchen das Lenkgetriebe unfallbedingt in Fahrzeuglängsrichtung nach hinten rückverlagert werden kann, ohne dass es zu einer übermäßigen Rückverlagerung des Lenkrads kommt.
-
Ein weiterer Nachteil einer freien Knickung ist die Höhe der Knickkraft. Diese kann aufgrund der notwendigen Drehsteifigkeit des Lenkstrangs in Verbindung mit dem begrenzten Bauraum nicht beliebig verringert werden. Wird die Knickung jedoch durch ein zusätzliches Element wie beispielsweise mittels des erfindungsgemäßen Knickelements eingeleitet, so kann die Knickkraft deutlich reduziert werden. Auf diese Weise kann robust sichergestellt werden, dass die Knickung einsetzt ohne vorherhige Beaufschlagung des Lenkrads.
-
Um das Knicken der Lenkwelle und somit die Knickrichtung selbst besonders vorteilhaft definieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass in einem Ausgangszustand der Lenkwelleneinrichtung beziehungsweise der Lenkwelle zumindest eines der Lenkwellenteile entlang der Drehachse von dem Knickelement beabstandet ist. Das zumindest eine Lenkwellenteil ist durch die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung entlang der Drehachse relativ zu dem jeweils anderen Lenkwellenteil und relativ zu dem Knickelement verschiebbar und dadurch in Stützanlage mit dem Knickelement bewegbar, sodass der entlang der Drehachse verlaufende Abstand zwischen dem zumindest einen Lenkwellenteil und dem Knickelement aufgehoben wird. Hierdurch bildet sich beispielsweise wenigstens eine Kontaktstelle zwischen dem zumindest einen Lenkwellenteil und dem Knickelement aus, wodurch die Knickung gezielt und definiert beeinflusst werden kann, insbesondere derart, dass sie stets, das heißt unabhängig von der Drehstellung der Lenkwelle, in dieselbe Knickrichtung erfolgt.
-
Darüber hinaus hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Knickelement in dem Ausgangszustand entlang der Drehachse von dem anderen Lenkwellenteil beabstandet ist. Das Knickelement ist mittels des zumindest einen Lenkwellenteils entlang der Drehachse relativ zu dem anderen Lenkwellenteil verschiebbar und dadurch in Stützanlage mit dem anderen Lenkwellenteil bewegbar, sodass der in dem Ausgangszustand vorgesehene Abstand zwischen dem Knickelement und dem anderen Lenkwellenteil aufgehoben wird. Mit anderen Worten, in dem Ausgangszustand ist beispielsweise das zumindest eine Lenkwellenteil von dem Knickelement beabstandet, und das Knickelement ist von dem anderen Lenkwellenteil beabstandet. In dem Ausgangszustand ist es noch nicht zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Lenkwelle beziehungsweise der Lenkwelleneinrichtung gekommen, sodass beispielsweise die Lenkwelleneinrichtung unmittelbar nach ihrer Herstellung ihren Ausgangszustand einnimmt. Kommt es dann beispielsweise zu einer beziehungsweise zu der zuvor genannten unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Lenkwelleneinrichtung, so kommt die Lenkwelleneinrichtung von ihrem Ausgangszustand in ihren Unfallzustand oder deformierten Zustand. Kommt es nun ausgehend von dem Ausgangszustand zu der beispielsweise zumindest entlang der Drehachse verlaufenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung, so wird das zumindest eine Lenkwellenteil entlang der Drehachse relativ zu dem jeweils anderen Lenkwellenteil und relativ zu dem Knickelement verschoben und dabei insbesondere in Richtung des Knickelementes geschoben, insbesondere zunächst solange, bis das zumindest eine Lenkwellenteil in Stützanlage mit dem Knickelement kommt. Dabei ist beispielsweise zunächst das Knickelement noch von dem anderen Lenkwellenteil beabstandet. Insbesondere wird hierbei beispielsweise das zumindest einen Lenkwellenteil teleskopierend beziehungsweise teleskopartig in das jeweils andere Lenkwellenteil geschoben.
-
Wird beispielsweise das zumindest eine Lenkwellenteil durch die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung weiter entlang der Drehachse relativ zu dem anderen Lenkwellenteil verschoben, nachdem das zumindest eine Lenkwellenteil in Stützanlage mit dem Knickelement gekommen ist, so wird das Knickelement von dem zumindest einen Lenkwellenteil angeschoben und dabei relativ zu dem anderen Lenkwellenteil entlang der Drehachse verschoben, insbesondere zumindest zunächst so lange, bis das Knickelement in Stützanlage mit dem anderen Lenkwellenteil kommt. Wirkt dann beispielsweise die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung weiter zumindest entlang der Drehachse und überschreitet dabei ein gewisses Kraftniveau, so kommt es zu einem Knicken der Lenkwelle, wobei das Knickelement sicherstellt, dass die Lenkwelle dabei unabhängig von ihrer Drehstellung stets in die gleiche beziehungsweise in dieselbe Knickrichtung knickt.
-
Um das Knicken der Lenkwelle besonders gezielt und bedarfsgerecht beeinflussen und einstellen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest ein Teilbereich des Knickelements in Überlappung mit der Soll-Versagensstelle angeordnet ist, insbesondere zumindest in dem Ausgangszustand und/oder zumindest in Folge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung.
-
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Knickelement drehbar an, insbesondere auf, der Lenkwelle gelagert ist. Dadurch können übermäßige Drehungen des Knickelements sicher vermieden werden, wenn die Lenkwelle gedreht wird.
-
Um beispielsweise sicher vermeiden zu können, dass sich das Knickelement bei Drehung der Lenkwelle unerwünschter Weise mit dieser übermäßig mit dreht, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Knickelement über eine Wälzlagerung und/oder insbesondere reibungsarme Gleitlagerung drehbar an, insbesondere auf, der Lenkwelle gelagert ist.
-
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Knickelement bezüglich der Drehachse drehfest an der Karosserie des Kraftwagens abgestützt, insbesondere dann, wenn das Knickelement außerhalb der Lenkwelle oder beispielsweise auf der Lenkwelle angeordnet ist. Hierdurch können unerwünschte Drehungen des Knickelements um die Drehachse sicher vermieden werden.
-
Um sicherzustellen, dass die Lenkwelle bei der beziehungsweise einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung zumindest an der Soll-Versagensstelle gewünscht knickt und dadurch versagt, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Soll-Versagensstelle wenigsten einen wellenförmigen Wandungsbereich der Lenkwelle aufweist, wobei der wellenförmige Wandungsbereich wenigstens eine Welle oder vorzugsweise mehrere Wellen aufweist, welche sich beispielsweise entlang der Drehachse aneinander anschließen. Somit ist beispielsweise die Lenkwelle zumindest im Bereich der Soll-Versagensstelle als ein Wellrohr ausgebildet, welches definiert an der Soll-Versagensstelle knickt.
-
Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass die Soll-Versagensstelle einen geschwächten Querschnitt der Lenkwelle und/oder wenigstens eine in einer Wandung der Lenkwelle ausgebildete Ausnehmung, insbesondere einen Schlitz, aufweist. Unter dem geschwächten Querschnitt der Lenkwelle ist insbesondere zu verstehen, dass die Lenkwelle beispielsweise an der Soll-Versagensstelle einen ersten Querschnitt aufweist, welcher beispielsweise gegenüber sich entlang der Drehachse beidseitig an den ersten Querschnitt anschließende weitere Querschnitte der Lenkwelle reduziert beziehungsweise gering oder verjüngt ist, sodass beispielsweise die Lenkwelle an der Soll-Versagensstelle eine Querschnittsverengung, Querschnittsverjüngung oder Querschnittseinschnürung aufweist.
-
Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Ausnehmung, insbesondere der Schlitz, als eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist, um dadurch das Knicken gezielt zuzulassen beziehungsweise zu bewirken.
-
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Knickelement im Bereich der zuvor genannten Lenksäule mit der Lenkwelle gekoppelt ist. Mit anderen Worten ist die Lenkwelle vorzugsweise eine Lenkwelle der Lenksäule, wobei vorzugsweise das Knickelement auf der Lenkwelle im Bereich der Lenksäule der Lenkwelleneinrichtung angeordnet ist.
-
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen, mit einer Lenkung, welche eine erfindungsgemäße Lenkwelleneinrichtung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
-
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 den Figuren 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:
- 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Lenkwelleneinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in einem Ausgangszustand;
- 2 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht der Lenkwelleneinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einem Zustand, in welchem es zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Lenkwelleneinrichtung gekommen ist; und
- 3 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht der Lenkwelleneinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform .
-
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
-
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht eine Lenkwelleneinrichtung 10 für eine Lenkung eines als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagens. Der Kraftwagen weist in seinem vollständig hergestellten Zustand einen als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau sowie zumindest drehbar an dem Aufbau gehaltene Räder auf, über welche der Kraftwagen in Fahrzeughochrichtung nach unten an einer Fahrbahn abstützbar ist. Wird der Kraftwagen entlang der Fahrbahn in einem Zustand gefahren, in welchem der Kraftwagen in Fahrzeughochrichtung nach unten über die Räder an der Fahrbahn abgestützt wird, so rollen die Räder an der Fahrbahn ab. Mittels der Lenkung können beispielsweise zumindest zwei der Räder gelenkt, das heißt um eine jeweilige Lenkachse relativ zu der Karosserie verschwenkt werden. Durch Lenken der Räder können beispielsweise Spurwechsel, Richtungsänderungen und/oder Kurvenfahrten des Kraftwagens bewirkt werden. Die 1 und 2 zeigen die Lenkwelleneinrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei 1 einen Ausgangszustand der Lenkwelleneinrichtung 10 zeigt. In dem Ausgangszustand ist es noch nicht zu einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung der Lenkwelleneinrichtung 10 gekommen.
-
In ihrem vollständig hergestellten Zustand um fasst die Lenkung die Lenkwelleneinrichtung 10 und ein in 1 besonders schematisch dargestelltes Lenkrad 12, welches im Innenraum des Kraftwagens angeordnet ist. Die Lenkung umfasst darüber hinaus ein in 1 besonders schematisch dargestelltes Lenkgetriebe 14, über welches die lenkbaren und somit um die jeweiligen Lenkachsen verschwenkbaren Räder mittels des Lenkrads 12 gelenkt werden können. Die Lenkwelleneinrichtung 10 umfasst dabei eine vorzugsweise als Lenkzwischenwelle ausgebildete Lenkwelle 16, über welche das Lenkrad 12 mit dem Lenkgetriebe 14 der Lenkung mechanisch verbindbar beziehungsweise verbunden ist, insbesondere derart, dass auf das Lenkrad 12 ausgeübte beziehungsweise wirkende Drehmomente von dem Lenkrad 12 über die Lenkwelle 16 auf das Lenkgetriebe 14 übertragbar sind. Die zuvor genannten Drehmomente werden beispielsweise von dem Fahrer des Kraftwagens auf das Lenkrad 12 ausgeübt, um dadurch das Lenkrad 12 zu drehen und somit die Räder zu lenken. Das Lenkrad 12 ist beispielsweise an einer in 1 besonders schematisch dargestellten Lenksäule 18 gehalten und insbesondere drehfest mit der Lenksäule 18 verbunden, wobei beispielsweise die Lenksäule 18 über die Lenkzwischenwelle mechanisch mit dem Lenkgetriebe 14 verbunden beziehungsweise verbindbar ist.
-
Die Lenkwelle 16 ist dabei um einen Drehachse 20 in unterschiedliche Drehstellungen drehbar, indem das Lenkrad 12 gedreht wird. Die jeweilige Drehstellung der Lenkwelle 16 korrespondiert beispielsweise mit einer jeweiligen Lenkstellung des jeweiligen Rads. Durch Drehen der Lenkwelle 16 um die Drehachse 20 können somit Lenkbewegungen der Räder des Kraftwagens bewirkt werden.
-
Die Lenkwelle 16 weist ein erstes Lenkwellenteil 22 und ein zweites Lenkwellenteil 24 auf, wobei die Lenkwellenteile 22 und 24 beispielsweise separat voneinander ausgebildete Bauteile sind. Dabei sind die Lenkwellenteile 22 und 24 drehmomentübertragend miteinander verbunden, sodass die von dem Lenkrad 12 auf das Lenkwellenteil 22 übertragenen Drehmomente von dem Lenkwellenteil 22 auf das Lenkwellenteil 24 übertragen werden können. Bezogen auf einen von dem Lenkrad 12 zum Lenkgetriebe 14 verlaufenden Drehmomentenfluss ist beispielsweise das Lenkwellenteil 22 stromauf des Lenkwellenteils 24 angeordnet, wobei beispielsweise das Lenkwellenteil 22 als obere Lenkwelle und das Lenkwellenteil 24 als untere Lenkwelle ausgebildet ist.
-
Insbesondere sind die Lenkwellenteile 22 und 24 über jeweilige, in Eingriff miteinander stehende Verzahnungen 26 drehmomentübertragend miteinander verbunden, wobei die Verzahnungen 26 vorliegend beispielsweise als Steck- beziehungsweise Keilverzverzahnungen ausgebildet sind. Dabei sind die Lenkwellenteile 22 und 24 teleskopartig angeordnet und dadurch bei einer beispielsweise zumindest entlang der Drehachse 20 verlaufenden unfallbedingten Kraftbeaufschlagung teleskopartig ineinander schiebbar. In dem Ausgangszustand ist zumindest ein erster Längenbereich L des Lenkwellenteils 24 in dem Lenkwellenteil 22 aufgenommen. Kommt es nun zu der zuvor genannten unfallbedingten Kraftbeaufschlagung so wird das Lenkwellenteil 24 entlang der Drehachse 20 relativ zu dem Lenkwellenteil 22 verschoben und dabei weiter in das Lenkwellenteil 22 hinein geschoben, sodass beispielsweise ein sich in Längserstreckungsrichtung an den Längenbereich L anschließender und in dem Ausgangszustand außerhalb des Lenkwellenteils 22 angeordneter weiterer Längenbereich des Lenkwellenteils 24 in das Lenkwellenteil 22 eingeschoben wird. Dieser weitere Längenbereich ist beispielsweise in 2 erkennbar und dort mit L2 bezeichnet. Des Weiteren fällt die jeweilige Längserstreckungsrichtung des jeweiligen Lenkwellenteils 22 beziehungsweise 24 mit der Drehachse 20 zusammen.
-
Die Lenkwelle 16 weist darüber hinaus wenigstens eine Soll-Versagensstelle V auf, welche - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - als Soll-Knickstelle ausgebildet ist beziehungsweise fungiert. An der Soll-Versagensstelle V ist die Lenkwelle 16 durch die zuvor genannte unfallbedingte Kraftbeaufschlagung gezielt deformierbar und/oder zerstörbar. Bei den in den Fig. veranschaulichten Ausführungsformen knickt die Lenkwelle 16 definiert beziehungsweise gezielt oder gewünscht an der Soll-Versagensstelle V in Folge der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung.
-
Um nun ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten realisieren zu können, umfasst die Lenkwelleneinrichtung 10 wenigstens ein zumindest mittelbar mit der Lenkwelle 16 gekoppeltes und relativ zur Lenkwelle 16 um die Drehachse 20 drehbares Knickelement 28, mittels welchem bei der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung ein an der Soll-Versagensstelle V unabhängig von der Drehstellung der Lenkwelle 16 in eine definierte Knickrichtung erfolgendes Knicken der Lenkwelle 16 bewirkbar ist. Bei der ersten Ausführungsform ist das Knickelement 28 in der Lenkwelle 16 angeordnet, wobei das Knickelement 28 bezüglich der Drehachse 20 nicht-rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Dabei ist der auch als Massenmittelpunkt bezeichnete Schwerpunkt S des Knickelements 28 von der Drehachse 20 beabstandet, sodass ein entlang einer senkrecht zur Drehachse 20 verlaufenden Richtung verlaufender Abstand A zwischen der Drehachse 20 und dem Schwerpunkt S des Knickelements 28 vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist die die Drehachse 20 desachsiert zu dem Schwerpunkt S angeordnet und verläuft somit nicht durch den Schwerpunkt S. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist der Schwerpunkt S exzentrisch zur Drehachse 20 angeordnet, sodass der Abstand A eine Exzentrizität des Schwerpunkts S bezüglich der Drehachse 20 darstellt.
-
Bei der ersten Ausführungsform ist das Knickelement 28 an einer Lagerstelle 30 drehbar an- und dabei in der Lenkwelle 16 gelagert. Die Lagerstelle umfasst dabei beispielsweise wenigstens eine Wälzlagerung oder wenigstens eine reibungsarme Gleitlagerung, über welche das Knickelement 28 drehbar an der Lenkwelle 16 gelagert ist. Mit anderen Worten kann die Lagerstelle 30 als Wälzlager oder als reibungsarmes Gleitlager ausgeführt sein beziehungsweise ein solches Wälzlager beziehungsweise ein solches Gleitlager aufweisen.
-
Wie aus 1 erkennbar ist, ist das Knickelement 28 in dem Ausgangszustand sowohl von dem Lenkwellenteil 22 als auch von dem Lenkwellenteil 24 beabstandet. Mit anderen Worten ist beispielsweise das Lenkwellenteil 24 entlang der Drehachse 20 in dem Ausgangszustand von dem Knickelement 28 beabstandet. Kommt es nun ausgehend von dem Ausgangszustand zu der zuvor genannten unfallbedingte Kraftbeaufschlagung, so wird das Lenkwellenteil 24 entlang der Drehachse 20 relativ zu dem Knickelement 28 und relativ zu dem Lenkwellenteil 22 verschoben und dabei in Richtung des Knickelements 28 verschoben, insbesondere zumindest zunächst solange, bis das Lenkwellenteil 24 in Stützanlage mit dem Knickelement 28 kommt. Dabei ist zunächst das Knickelement 28 noch von dem Lenkwellenteil 22 entlang der Drehachse 20 beabstandet. Wird das Lenkwellenteil 24 durch die unfallbedingte Kraftbeaufschlagung weiter in das Lenkwellenteil 22 hinein geschoben, nachdem das Lenkwellenteil 24 in Stützanlage mit dem Knickelement 28 gekommen ist, so wird das Knickelement 28 entlang der Drehachse 20 relativ zu dem Lenkwellenteil 22 mittels des Lenkwellenteils 24 verschoben, insbesondere so lange, bis das Knickelement 28 an wenigstens einer Kontaktstelle K (2) entlang der Drehachse 20 in Stützanlage mit dem Lenkwellenteil 22 kommt. Somit bildet sich zwischen dem Knickelement 28 und dem Lenkwellenteil 22 die Kontaktstelle K aus, und dadurch, dass das Lenkwellenteil 24 in Stützanlage mit dem Knickelement 28 kommt, bildet sich zwischen dem Lenkwellenteil 24 und dem Knickelement 28 wenigstens eine weitere Kontaktstelle K2 aus. Die Ausbildung der jeweiligen Kontaktstelle K beziehungsweise K2 erleichtert beziehungsweise unterstütz das Knicken in die gewünschte und definierte Knickrichtung zusätzlich.
-
Um ein besonders vorteilhaftes Knicken der Lenkwelle 16 zu gewährleisten, ist bereits in dem Ausgangszustand und insbesondere in dem in 2 gezeigten Zustand zumindest ein jeweiliger Teilbereich T des Knickelements 28 in Überlappung mit der Soll-Versagensstelle V angeordnet.
-
Beispielsweise ist als Mechanismus dafür, dass sich das Knickelement 28 dann, wenn die Lenkwelle 16 um die Drehachse 20 gedreht wird, nicht oder nur sehr geringfügig mit der Lenkwelle 16 mit dreht, zumindest oder ausschließlich die Schwerkraft vorgesehen. Hierbei ist der Schwerpunkt S beabstandet von der Drehachse 20 angeordnet und das Knickelement 28 ist sehr reibungsarm an- beziehungsweise in der Lenkwelle 16, insbesondere dem Lenkwellenteil 22, gelagert.
-
Um ein besonders vorteilhaftes Knicken der Lenkwelle 16 zu gewährleisten, weist die Soll-Versagensstelle V, welches als Soll-Knickstelle ausgebildet ist, wenigstens einen wellenförmigen Wandungsbereich W der Lenkwelle 16, insbesondere des Lenkwellenteils 22, auf. Somit ist beispielsweise die Lenkwelle 16, insbesondere das Lenkwellenteil 22, im Bereich der Soll-Knickstelle als Wellrohr ausgebildet. Das Wellrohr kann dabei an der Soll-Knickstelle genau eine Welle oder aber mehrere Wellen aufweisen, welche sich beispielsweise entlang der Drehachse 20 aneinander anschließen. Alternativ oder zusätzlich kann die Soll-Knickstelle wenigstens einen lokal geschwächten Querschnitt der Lenkwelle 16, insbesondere des Lenkwellenteils 22, und/oder eine beispielsweise als Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung, insbesondere einen Schlitz, aufweisen.
-
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Lenkwelleneinrichtung 10. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass die Soll-Knickstelle (Soll-Versagensstelle V) nicht wie bei der ersten Ausführungsform an dem Lenkwellenteil 22, sondern am Lenkwellenteil 24 vorgesehen ist. Außerdem ist bei der zweiten Ausführungsform das Knickelement 28 außerhalb der Lenkwelle 16 angeordnet und dabei drehbar auf der Lenkwelle 16, insbesondere auf dem Lenkwellenteil 22, angeordnet, insbesondere gelagert. Um bei der zweiten Ausführungsform übermäßige Drehungen des Knickelements 28 um die Drehachse 20 zu vermeiden, ist bei der zweiten Ausführungsform das Knickelement 28 zumindest mittelbar oder direkt, insbesondere drehfest, an der in 3 mit 32 bezeichneten Karosserie abgestützt, insbesondere derart, dass um die Drehachse 20 verlaufende Drehungen des Knickelements 28 relativ zur Karosserie 32 unterbleiben. Mit anderen Worten ist das Knickelement 28 drehfest mit der Karosserie 32 verbunden. Die Karosserie 32 wird auch als Rohbau bezeichnet.
-
Bei der ersten Ausführungsform ist die Kontaktstelle K beispielsweise so ausgebildet, dass eine insbesondere aus der unfallbedingten Kraftbeaufschlagung resultierende Druckkraft, welche beispielsweise von dem Knickelement 28 auf die Lenkwelle 16, insbesondere auf das Lenkwellenteil 22, wirkt, an einer bestimmten und beispielsweise die Kontaktstelle K umfassenden Stelle in die Lenkwelle 16 eingeleitet wird, wobei diese Stelle außerhalb der Drehachse 20 liegt, das heißt von der Drehachse 20 beabstandet ist. Dadurch wird ein Knicken der Lenkwelle 16 in Richtung dieser Stelle bewirkt, sodass beispielsweise bei der ersten Ausführungsform die Lenkwelle 16 bezogen auf die Bildebene von 1 beziehungsweise 2 nach unten knickt. Alternativ kann die Kontaktstelle K derart ausgebildet werden, dass bei Herstellung des Kontakts zwischen dem Knickelement 28 und der Lenkwelle 16 an der Kontaktstelle K die Lenkwelle 16 lokal einkerbt und/oder aufgeschlitzt wird, wodurch insbesondere an der Kontaktstelle K eine lokale Schwächung der Lenkwelle 16, insbesondere des Lenkwellenteils 22 beziehungsweise 24, erzeugt wird, wobei durch diese lokale Schwächung ein Knicken der Lenkwelle 16 bezogen auf die Bildebene von 1 beziehungsweise 2 nach oben bewirkt wird.
-
Bei der zweiten Ausführungsform, bei welcher das Knickelement 28 bezüglich der Lenkwelle 16 außen liegend angeordnet und drehfest an die Karosserie 32 angebunden ist, sind unterschiedliche Anbindungen denkbar. Vorteilhaft dabei ist, dass das Knickelement 28 an einem übermäßigen Mitdrehen mit der Lenkwelle 16 gehindert wird und dabei sonstige Bewegungen beziehungsweise Drehungen der Lenkwelle 16 ermöglicht werden, insbesondere dann, wenn beispielsweise das Lenkrad 12 höhen- und/oder längsverstellt wird. Dies bedeutet beispielsweise, dass bei der zweiten Ausführungsform das Knickelement 28 beispielsweise gegen eine Drehung um die Drehachse 20 gesichert ist, jedoch in Fahrzeuglängsrichtung und/oder Fahrzeughochrichtung mit der Lenkwelle 16, insbesondere translatorisch, mit bewegbar ist. Um dies zu veranschaulichen, ist in 3 besonders schematisch eine Feder 34 dargestellt, welche eine Bewegung des Knickelements 28 mit der Lenkwelle 16 beispielsweise in Fahrzeughochrichtung und/oder Fahrzeuglängsrichtung ermöglicht, jedoch eine Drehung des Knickelements 28 um die Drehachse 20 verhindert.
-
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
-
- EP 0878376 A2 [0002]
- DE 102012014762 A1 [0004]
