DE102018203930A1

DE102018203930A1 - Verstellmechanismus für ein Lenkrad in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018203930A1
Application number: DE102018203930.5A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Schäfer; Alexander Vähning; Nicolas Boos
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2019-09-19

Abstract

Verstellmechanismus für ein Lenkrad (1) in einem Kraftfahrzeug, mit einem Lenkrad (1), mit zwei Hebelarmen zur Verstellung des Lenkrads, welche hintereinander angeordnet sind und mit einer Lagerstelle (4) verbunden sind, wobei ein Hebelarm mit dem Lenkrad (1) und der zweite Hebelarm mit dem Fahrzeug verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verstellmechanismus für ein Lenkrad in einem Kraftfahrzeug mit einem steer-by-wire Lenksystem.
Stand der Technik
Heutige Lenksäulen verfügen größtenteils über einen Teleskopmechanismus, um das Lenkrad im Komfortbereich axial vor- und zurückstellen zu können. Zudem kann das Lenkrad in einer Crashsituation axial nach vorn verlagert werden, wobei Energie abgebaut wird. Die Teleskoprohre werden durch bestimmte Führungssysteme mit Gleit- oder Wälzelementen spielfrei gehalten.
Die DE 10 2011 056 351 A1 zeigt eine Lenksäule, bei der ein Führungsrohr 5 in einem Mantelrohr gelagert und verstellt wird. Für die Verstellung muss der Fahrer ein Klemmechanismus lösen und kann dann das Lenkrad innerhalb eines definierten Bereichs verstellen. Im Crashfall wird das Führungsrohr über einen größeren Bereich in das Mantelrohr verschoben.
Die Gesamtlänge des Teleskops einer Lenksäule setzt sich aus den Längen beider Rohre abzüglich der Führungslänge, also der Überdeckung beider Rohre zusammen. Bei zwei Rohren, die je 150 mm lang sind und eine Überdeckung von 50 mm aufweisen, ist das Teleskop bereits 250 mm lang. Der Verfahrweg beträgt in dem Beispiel 100 mm. Soll der Verfahrweg nur um 150mm vergrößert werden, wäre das Telekop 550mm lang. Da bei dieser Länge zur Sicherstellung der Steifigkeit die Überdeckung auf 150mm erhöht werden müsste, ergibt sich eine Länge von 650mm.
Es gibt bereits erste Fahrzeuge, die bestimmte Strecken hochautomatisiert oder vollautomatisch fahren können. Diese Entwicklung wird in Zukunft stark zunehmen. Die Fahrzeuge werden im automatisierten Fahrbetrieb durch einen Computer gesteuert und der Fahrer muss für die Streckenführung nicht mehr in das Lenkrad eingreifen. Damit der Fahrer beispielsweise zum Lesen oder Arbeiten einen maximalen Bewegungsraum hat, muss es möglich sein, das Lenkrad weit nach vorn zu verlagern. Durch die künftigen Erfordernisse an die Komfortverstellung der Lenksäule werden Verfahrwege bis zu 250mm notwendig.
Wie bereits erläutert, würde ein Teleskop mit so einem hohem Verfahrweg, auch eine große Länge aufweisen. Eine derartige Lenksäule kann aber im Fahrzeug nicht mehr untergebracht werden, da nicht ausreichend Raum zur Verfügung steht. Zudem würden sich die statischen und dynamischen Steifigkeiten der Lenksäule verschlechtern, wodurch eine höhere Überdeckung und Versteifung notwendig wäre, wodurch sich wieder das Gewicht und die Länge erhöht.
Bei einem steer-by-wire Lenksystem gibt es keine mechanische Verbindung mehr zwischen der Lenksäule und dem Lenkgetriebe. Die Lenkbewegungen am Lenkrad werden mit Sensoren gemessen. Ein Computer berechnet aus diesem Signalen die Ansteuerung des Lenkaktuatores zur Verstellung der Fahrzeugräder. Da der Fahrer durch die fehlende mechanische Verbindung kein Rückmeldungen von der Lenkung bekommt, ist hinter dem Lenkrad ein Motor angeordnet, welche von dem Computer angesteuert wird, um Lenkkräfte für den Fahrer zu simulieren.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lenksäulenkinematik bereitzustellen, welche höhere axiale Verfahrwege ermöglicht, ohne dabei mehr Raum als heutige Teleskoplenksäulen zu verwenden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die Lehre von Anspruch 1 gelöst, indem das Lenkrad an einem Verstellmechanismus mit zwei Hebelarmen befestigt wird. Die Teleskopverstellung wird durch einen neuartigen Verstellmechanismus ersetzt. Die zwei Hebelarme sind hintereinander angeordnet und durch eine Lagerstelle verbunden, wodurch sich der geforderte große Verfahrweg ergibt. Das Lenkrad ist an einem Hebelarm fixiert. Der andere Hebelarm ist mit dem Fahrzeug bzw. mit der Fahrzeugkonsole verbunden.
Die Hebelarme können aus mehreren parallel angeordneten Lenkern bestehen. Dadurch wird erreicht, dass der Verstellmechanismus stabil und robust ist.
Da die Hebelarme unabhängig voneinander schwenken, kann für eine eindeutige axiale Führung des Lenkrads eine Synchronisierung vorgesehen sein. Für eine passive Synchronisierung kann an jedem Hebelarm ein Zahnrad angeordnet sein. Die beiden Zahnräder greifen ineinander und synchronisieren so die Bewegung der beiden Hebelarme. Alternativ kann an jedem Hebelarm ein kleiner Hebel befestigt sein. Die beiden kleinen Hebel können beispielsweise mit einem Pin in einer gemeinsamen Schiene geführt werden.
Für eine aktive Synchronisierung kann zwischen den beiden Hebelarmen ein Motor mit einem Getriebe angeordnet sein. Dieser winkelt die die beiden Hebelarme aktiv an und ab.
Zusätzlich zu dem axialen Verstellmechanismus kann auch eine Höhenverstellung des Lenkrads vorgesehen sein. Dazu wird das Lenkrad schwenkbar am Hebelarm befestigt. Für diese Schwenkbewegung sind verschiedene Mechanismen denkbar. Beispielsweise kann das Lenkrad mit Kugelgelenken und Teleskoplenkern an dem Hebelarm befestigt werden.
Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Figuren beschrieben. Dabei zeigen:

1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstellmechanismus im teilweise ausgefahrenen Zustand
2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstellmechanismus mit einem Mechanismus zur Synchronisation der Hebelarme
3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstellmechanismus mit zusätzlicher Höhenverstellung des Lenkrads

1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der jeder Hebelarm aus zwei parallel wirkenden Lenkern 7, 8, 9, 10 besteht. Der erste Hebelarm besteht aus den Lenkern 7 und 8. Der zweite Hebelarm besteht aus den Lenkern 9 und 10. Die beiden Hebelarme sind hintereinander angeordnet und durch die Lagerstelle 4 miteinander verbunden. Die Lenker 7, 8 sind durch die Lagerstelle 5 mit der Fahrzeugkonsole 6 verbunden. Die Lenker 9, 10 sind durch die Lagerstelle 3 mit dem Lenkrad 1 verbunden. An dem Lenkrad 1 ist ein Force-Feedback-Aktuator 2 angeordnet.
Die Enden der Lenker sind gekröpft, wodurch der Platzbedarf der Lenker beim Einschwenken minimiert wird.
Die Anordnung der Lenker 7, 8, 9, 10 erzeugt paarweise Trapeze, die zunächst noch unabhängig schwenken können. Dadurch ist in dieser Ausführungsform eine eindeutige, axiale Führung des Lenkrads nicht gegeben. Die 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Hebelarme passiv synchronisiert werden. Der Synchronisationsmechanismus 11 besteht aus zwei kleinen Hebeln und einer Schiene, die an der Lagerstelle 4 angeordnet ist. Ein Hebel ist mit dem Lenker 8 verbunden und der andere Hebel ist mit dem Lenker 10 verbunden. Die kleinen Hebel haben jeweils einem Pin, welcher durch die Schiene geführt wird.
In der 3 ist zusätzlich eine Höhenverstellung des Lenkrads realisiert. Das Lenkrad 1 ist mit zwei Kugelgelenken 14, 15 an den Lenkern 9, 10 befestigt. Weiterhin ist ein Teleskoplenker 12 mit jeweils einem Kugelgelenk an den Lagerstellen 3, 4 angeordnet. Der Teleskoplenker 12 kann in seiner Länge axial verstellt werden. Beispielsweise kann der Hebelarm 12 eine Gasfeder sein, die im normalen Fahrbetrieb blockiert ist.
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

DE 102011056351 A1 [0003]

Claims

Verstellmechanismus für ein Lenkrad (1) in einem Kraftfahrzeug, mit einem Lenkrad (1), mit zwei Hebelarmen zur Verstellung des Lenkrads (1), welche hintereinander angeordnet sind und mit einer Lagerstelle (4) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hebelarm mit dem Lenkrad (1) und der zweite Hebelarm mit einer Fahrzeugkonsole (6) verbunden sind.
Verstellmechanismus für ein Lenkrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hebelarm aus mehreren parallel angeordneten Lenkern (7, 8, 9, 10) besteht.
Verstellmechanismus für ein Lenkrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hebelarm aus zwei parallel angeordneten Lenkern (7, 8 und 9, 10) bestehen kann.
Verstellmechanismus für ein Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lenker (7, 8, 9, 10) an einem Ende gekröpft ist.
Verstellmechanismus für ein Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für eine eindeutige axiale Bewegung des Lenkrads die Bewegungen der beiden Hebelarme durch einen Synchronisationsmechanismus (11) synchronisiert werden.
Verstellmechanismus für ein Lenkrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronisationsmechanismus (11) aus zwei ineinandergreifenden Zahnrädern besteht, welche jeweils mit einem Hebelarm verbunden sind.
Verstellmechanismus für ein Lenkrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronisationsmechanismus (11) aus zwei Hebeln besteht, welche jeweils mit einem Hebelarm verbunden sind und in einer gemeinsamen Schiene geführt werden.
Verstellmechanismus für ein Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Lenkrad ein Force-Feedback-Aktuator angeordnet ist.
Verstellmechanismus für ein Lenkrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkrad (1) schwenkbar an den Lenkern (9, 10) befestigt ist.