DE102018212739A1

DE102018212739A1 - Elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE102018212739A1
Application number: DE102018212739.5A
Authority: DE
Inventors: Renee Dietzel
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2020-02-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung (6) eines landgebundenen Kraftfahrzeugs (2), mit einer Lenksäule (10), an der ein Lenkrad (8) drehfest angebunden ist, sowie mit einem Linearantrieb (40), der ein entlang einer Verstellrichtung (54) angetriebenes Ende (38) aufweist, als auch mit einem Übersetzungsgetriebe (24), das eine Antriebsabschnitt (32), der an dem angetriebenen Ende (38) angebunden ist, und einen Abtriebsabschnitt (22) aufweist, der an der Lenksäule (10) angebunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein landgebundenes Kraftfahrzeug (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung eines landgebundenen Kraftfahrzeugs, mit einer Lenksäule, an der ein Lenkrad drehfest angebunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein landgebundenes Kraftfahrzeug.
Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise Vorderräder auf, mittels derer eine gewünschte Richtung des Kraftfahrzeugs eingestellt wird. Hierfür sind die Vorderräder meist mit einer Lenkvorrichtung gekoppelt, die ein Lenkrad aufweist. Mittels der Lenkvorrichtung wird von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs die gewünschte Richtung eingestellt. Hierfür wird ein Lenkradkranz des Lenkrads rotiert, sodass die Vorderräder in die gewünschte Richtung weisen. Der Lenkradkranz selbst ist üblicherweise in Brusthöhe vor dem Fahrer des Kraftfahrzeugs positioniert, sodass dieser den Lenkradkranz vergleichsweise einfach fassen kann.
Bei Betrieb soll es möglich sein, dass von dem Fahrer auch eine vergleichsweise große Kraft auf den Lenkradkranz ausgeübt werden kann, insbesondere sofern eine Lenkunterstützung ausfällt. Daher soll sich der Lenkradkranz üblicherweise in einem Abstand von ca. 35 cm vor dem Brustkorb des Fahrers befinden. Auch ist bei einem derartigen Abstand der Komfort für den Fahrer erhöht. Da Kraftfahrzeuge nicht stets von Fahrern mit der gleichen Größe bewegt werden, ist es erforderlich, die Position des Lenkrads geeignet einzustellen. Hierbei wird insbesondere eine Neigung des Lenkrads und der vollständigen Lenksäule eingestellt. Auch ist eine Längenveränderung bekannt, also eine Längsverstellung der Lenksäule entlang deren Verlauf. Hierbei wird beispielsweise manuell eine Verriegelung gelöst und das Lenkrad sowie die Lenksäule geeignet verschwenkt. Zur Erhöhung des Komforts erfolgt eine derartige Verstellung in zunehmendem Maß elektrisch. Hierbei weist die Lenkvorrichtung einen oder mehrere elektromotorische Antriebe auf, mittels derer die Lenksäule geeignet verbracht wird. Die Verbringung der Lenksäule erfolgt hierbei mit der Geschwindigkeit, für die der elektromotorische Antrieb ausgelegt ist. Falls eine hiervon abweichende Geschwindigkeit gewählt wird, ist insbesondere eine Geräuschentwicklung erhöht und/oder ein Wirkungsgrad reduziert. Somit ist es erforderlich, den elektromotorischen Antrieb entsprechend des jeweiligen landgebunden Kraftfahrzeugs zu fertigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung eines landgebundenen Kraftfahrzeugs und ein besonders geeignetes landgebundenes Kraftfahrzeug anzugeben, wobei insbesondere Herstellungskosten reduziert und/oder eine Anpassung an unterschiedliche landgebundene Kraftfahrzeugtypen vereinfacht sind.
Hinsichtlich der Lenkvorrichtung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des landgebundenen Kraftfahrzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung ist ein Bestandteil eines landgebundenen Kraftfahrzeugs. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch wird somit das landgebundene Kraftfahrzeug an Land bewegt. Hierbei ist das Kraftfahrzeug zweckmäßigerweise unabhängig von einer Fahrspur, wird jedoch besonders bevorzugt entlang einer Fahrspur bewegt, die beispielsweise aus AsphaltfTeer gefertigt ist. Das landgebundene Kraftfahrzeug umfasst zweckmäßigerweise eine Anzahl an Rädern, die auf einem Boden aufstehen, und mittels derer der Kontakt zu dem Land realisiert ist. Vorzugsweise ist das landgebundene Kraftfahrzeug ein Personenkraftfahrzeug (Pkw) oder ein Nutzkraftfahrzeug, wie ein Lastkraftwagen oder ein Bus.
Mittels der elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung wird bei Betrieb, insbesondere von einem Fahrer des landgebundenen Kraftfahrzeugs, eine Richtung eingestellt, in die das landgebundene Kraftfahrzeug fortbewegt wird. Hierfür ist die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Mit anderen Worten dient die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung der Steuerbewegung des landgebundenen Kraftfahrzeugs und insbesondere der Auswahl und/oder Einstellung einer Bewegungsrichtung/Fortbewegungsrichtung. Hierfür ist die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung zweckmäßigerweise mit Rädern des landgebundenen Kraftfahrzeugs gekoppelt. Insbesondere umfasst die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung eine Zahnstange oder ist vorgesehen mit einer Zahnstange gekoppelt zu werden. Die Zahnstange ist im Montagezustand an zumindest einem der Räder des landgebundenen Kraftfahrzeugs, vorzugsweise zweien der Räder, insbesondere den Vorderrädern, angebunden, sodass bei einer Verschiebung der Zahnstange um einen bestimmten Bereich ein Lenkeinschlag der Räder verändert wird. Beispielsweise ist die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung mit einem Ritzel gekoppelt oder versehen, welches mit der etwaigen Zahnstange in Wirkverbindung steht. Beispielsweise umfasst die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung eine Lenkunterstützung, insbesondere eine sogenannte Servolenkungseinheit. Alternativ ist das Ritzel mittels eines Elektromotors angetrieben, welcher beispielsweise aufgrund von elektrischen Signalen angesteuert wird. Die elektrischen Signale werden dabei zumindest teilweise mittels der elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung erstellt.
Die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung weist eine Lenksäule und ein daran drehfest angebundenes Lenkrad auf. Zum Beispiel ist der Lenksäulenabschnitt mit dem etwaigen Ritzel oder einem Sensor zur Aufnahme der Position des Lenkradkranzes gekoppelt. Zweckmäßigerweise ist die Lenksäule drehbar um eine Drehachse gelagert. Somit ist auch das Lenkrad mittels der Lenksäule um die Drehachse drehbar gelagert. Das Lenkrad umfasst beispielsweise eine Nabe, die umfangsseitig von einem Lenkradkranz umgeben ist. Der Lenkradkranz ist mittels einer Anzahl an Speichen beispielsweise an der Nabe angebunden und vorzugsweise einstückig mit dieser. Das Lenkrad, zweckmäßigerweise der Lenkradkranz, ist geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, zumindest zeitweise von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs bedient zu werden. Mittels Drehen des Lenkrads um die Drehachse wird bei Betrieb eine Steuerbewegung durchgeführt, sodass mittels des Lenkrads vorzugsweise eine Einstellung zumindest eines Rads des Kraftfahrzeugs erfolgt. Die Drehachse ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einer Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet, und dabei beispielsweise gegenüber einer horizontalen Ebene zur Erhöhung des Komforts geneigt.
Die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung umfasst ferner einen Linearantrieb. Mittels des Linearantriebs ist es beispielsweise ermöglicht, die Lenksäule und das Lenkrad entlang der Längsachse der Lenksäule (Längsrichtung) zu verstellen, also insbesondere entlang der Drehachse. Hierfür ist der Linearantrieb geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Zweckmäßigerweise dient der Linearantrieb der linearen Verstellung der Lenksäule entlang der Längsachse. Somit ist es möglich, bei Betrieb des Linearantriebs die Position der Lenksäule und somit auch des Lenkrads entlang der Ausdehnung der Lenksäule, also entlang der Längsachse, einzustellen. In einer Alternative hierzu wird bei Betrieb mittels des Linearantriebs die Neigung der Lenksäule bezüglich einer horizontalen eingestellt. Hierfür ist der Linearantrieb geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet.
Der Linearantrieb weist ein angetriebenes Ende auf. Hierbei wird bei Betrieb des Linearantriebs das angetriebene Ende bezüglich eines weiteren Abschnitts des Linearantriebs in einer Verstellrichtung bewegt. Mit anderen Worten erfolgt eine transversale Verstellung des angetriebenen Endes. Vorzugsweise ist der weitere Abschnitt im Montagezustand karosserieseitig festgehalten und insbesondere an der Karosserie oder einem etwaigen Armaturenbrett befestigt. Der Linearantrieb ist geeigneterweise elektromotorisch ausgestaltet. Mit anderen Worten erfolgt bei einer Bestromung des Linearantriebs eine Verstellung des angetriebenen Endes in Verstellrichtung.
Ferner weist die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung ein Übersetzungsgetriebe auf, das einen Antriebsabschnitt und einen Abtriebsabschnitt umfasst. Hierbei ist der Antriebsabschnitt an dem angetriebenen Ende angebunden und wird somit mittels des angetriebenen Endes bei Betrieb angetrieben. Beispielsweise ist der Antriebsabschnitt direkt an dem angetriebenen Ende befestigt oder indirekt mittels eines weiteren Bauteils. Beispielsweise ist der Antriebsabschnitt starr oder beweglich an dem angetriebenen Ende angebunden. Mit anderen Worten ist es möglich, den Antriebsabschnitt bezüglich des angetriebenen Endes zu bewegen, wobei die Bewegung vorzugsweise geführt erfolgt.
Bei einem Antrieb des Antriebsabschnitts erfolgt hierbei eine Bewegung oder zumindest Kraftaufbringung mittels des Abtriebsabschnitts. Mit anderen Worten erfolgt bei Einleitung von Energie in den Antriebsabschnitt eine Ausleitung der Energie aus dem Übersetzungsgetriebe bei dem Abtriebsabschnitt. Der Abtriebsabschnitt ist an der Lenksäule angebunden. Beispielsweise ist der Abtriebsabschnitt direkt oder indirekt an der Lenksäule angebunden, zweckmäßigerweise befestigt. Insbesondere erfolgt die Befestigung starr oder beweglich, wobei geeigneterweise in diesem Fall die Bewegung geführt erfolgt. Somit wird bei Betrieb des Linearantriebs das Übersetzungsgetriebe angetrieben und mittels des Übersetzungsgetriebes die Lenksäulen verstellt, insbesondere entlang deren Längsachse. Alternativ oder in Kombination hierzu wird die Neigung der Lenksäule eingestellt. Aufgrund des Übersetzungsgetriebes erfolgt hierbei eine Änderung der Verstellgeschwindigkeit, sodass das angetriebene Ende mittels einer Geschwindigkeit verstellt wird, die von der Geschwindigkeit abweicht, mit der die Lenksäule verbracht wird.
Aufgrund des Übersetzungsgetriebes ist es ermöglicht, stets den gleichen Linearantrieb heranzuziehen, unabhängig von dem Typ des landgebundenen Kraftfahrzeugs. Infolgedessen können Gleichteile verwendet werden, was Herstellungskosten reduziert. Insbesondere wird ein Linearantrieb herangezogen, dessen angetriebenes Ende mit einer (Nominal-)Geschwindigkeit von zwischen 6 mm/s und 10 mm/s und beispielsweise von im Wesentlichen 8 mm/s verbracht wird. Hierbei ist eine Einstellung der Verbringgeschwindigkeit der Lenksäule anpassbar, nämlich indem das Übersetzungsgetriebe geeignet angepasst wird. Die Anpassung des Übersetzungsgetriebes ist vergleichsweise kostengünstig durchführbar, insbesondere indem bestimmte mechanische Komponenten getauscht oder anderweitig montiert werden. Somit können dort auch vergleichsweise viele Gleichteile verwendet werden. Zum Beispiel wird mittels des Übersetzungsgetriebes die Geschwindigkeit erhöht, mittels derer die Lenksäule verbracht wird, im Vergleich zu der Geschwindigkeit, mit der das angetriebene Ende verbracht wird. Insbesondere ist die (Nominal-)Geschwindigkeit, mit der die Lenksäule verbracht wird, zwischen 12 mm/s und 20 mm/s, zwischen 14 mm/s und 18 mm/s beispielsweise gleich 16 mm/s.
Zum Beispiel ist der Abtriebsabschnitt an der Lenksäule starr angebunden. Somit wird bei einer Drehbewegung des Lenkrads und somit auch der Lenksäule das Übersetzungsgetriebe und beispielsweise der Linearantrieb ebenfalls verschwenkt. Besonders bevorzugt jedoch umfasst die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung eine Befestigungsvorrichtung mit einem Lager. Das Lager selbst weist zweckmäßigerweise einen Innenring und einen Außenring auf, die zueinander drehbar sind. Beispielsweise ist zwischen den Ringen ein Gleitlager gebildet. Alternativ hierzu befinden sich Wälzkörpern dazwischen, wie insbesondere Kugeln oder Zylinder, was eine Reibung verringert. Zweckmäßigerweise ist der Innenring an der Lenksäule befestigt und auf diese aufgesetzt. An dem Au-ßenring ist bevorzugt der Abtriebsabschnitt Bauteil befestigt, beispielsweise direkt oder indirekt mittels eines weiteren Befestigungsmittels. Aufgrund des Lagers wird bei einer Drehbewegung des Lenkrads und somit auch der Lenksäule das Übersetzungsgetriebe nicht verschwenkt, sodass eine vergleichsweise einfache Konstruktion herangezogen werden kann. Auch ist die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Übersetzungsgetriebes und/oder des Linearantriebs verringert. Beispielsweise erfolgt zusätzlich eine Lagerung der Lenksäule mittels der Befestigungsvorrichtung, also dem Lager. Zumindest jedoch wird zweckmäßigerweise mittels der Befestigungsvorrichtung die Lenksäule stabilisiert. Somit ist eine Robustheit der elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung erhöht.
Beispielsweise schließt die Verstellrichtung und die Längsachse der Lenksäule miteinander einen Winkel ein, der zwischen 10° und 170°, zwischen 45° und 135° oder zwischen 100° und 110° ist. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise einfache Einstellung der Neigung der Lenksäule ermöglicht. Bevorzugt jedoch ist der Winkel kleiner als 10°. Besonders bevorzugt ist die Verstellrichtung im Wesentlichen parallel zu der Längsachse, wobei beispielsweise eine Abweichung von 5°, 2° oder 0° vorhanden ist. Beispielsweise erfolgt bei Betrieb die Verstellung des angetriebenen Endes und die Verstellung der Lenksäule in die gleiche oder in entgegengesetzte Richtungen, insbesondere in Abhängigkeit der Ausgestaltung des Übersetzungsgetriebes. Aufgrund der Parallelität der Verstellrichtung und der Längsachse ist eine vergleichsweise platzsparende elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung bereitgestellt. In einer Alternative hierzu ist die Verstellrichtung bezüglich der Lenksäule schwenkbar gelagert, vorzugsweise mittels eines Gehäuses. Bei bestimmten Einstellungen ist die Verstellrichtung zur Längsachse der Lenksäule beispielsweise parallel oder zumindest annähernd parallel. Mit anderen Worten ist die Verstellrichtung lediglich in bestimmten Einstellungen parallel zur Längsachse der Lenksäule angeordnet. Auf diese Weise ist eine Ausnutzung eines Bauraums verbessert.
Geeigneterweise weist das Übersetzungsgetriebe einen Hebel auf, der zwei Abschnitte umfasst. Der Hebel ist beispielsweise im Wesentlichen geradlinig ausgestaltet und insbesondere ein Balken. Alternativ hierzu ist der Hebel beispielsweise gebogen oder geknickt und weist zweckmäßigerweise eine L-Form auf. Der Hebel ist mittels eines Schwenklagers um eine Schwenkachse drehbar gelagert. Hierbei befindet sich das Schwenklager zweckmäßigerweise zwischen den beiden Abschnitten. Alternativ hierzu befinden sich die Abschnitte auf der gleichen Seite des Schwenklagers. Zweckmäßigerweise ist in diesem Fall das Schwenklager an einem der Freienden des Hebels angebunden. Beispielsweise ist zumindest einer der Abschnitte, vorzugsweise beide, mittels der Freienden des Hebels gebildet oder von diesem in Richtung des Schwenklagers hin versetzt. Insbesondere ist mittels des Schwenklagers lediglich eine Bewegung in einer Dimension, nämlich das Verschwenken um die Schwenkachse, möglich.
An einem der Abschnitte ist das angetriebene Ende und an dem verbleibenden Abschnitt ist die Lenksäule angebunden, beispielsweise direkt oder mittels der etwaigen Befestigungsvorrichtung. Insbesondere erfolgt die Anbindung schwenkbar. Zweckmäßigerweise sind hierbei die Achsen, um die das angetriebene Ende und die Lenksäule schwenkbar angebunden sind, zueinander parallel und vorzugsweise parallel zur Schwenkachse. Mittels Wahl des Abstands der Abschnitte zu dem Schwenklager ist eine Wahl der Übersetzung möglich. Somit ist mittels des Hebels eine unterschiedliche Auswahl von Übersetzungen ermöglicht. Zur Anpassung an unterschiedliche Kraftfahrzeugtypen ist es lediglich erforderlich, den Hebel auszutauschen oder die Abschnitte bezüglich des Schwenklagers geeignet zu wählen. Zweckmäßigerweise ist die Anbindung zumindest teilweise beweglich gelagert, sodass eine Bewegung des Hebels senkrecht zur Verbringrichtung der Lenksäule, insbesondere deren Längsachse, und/oder der Verstellrichtung kompensiert wird. Alternativ hierzu umfasst der Hebel hierfür geeignete mechanische Komponenten, beispielsweise weitere Hebel.
Insbesondere ist einer der Abschnitte, vorzugsweise beide Abschnitte, mittels jeweils eines der Freienden des Hebels gebildet. Somit befindet sich das Schwenklager zwischen den beiden Abschnitten. Hierbei ist das Schwenklager vorzugsweise in Richtung zumindest eines der Abschnitte versetzt. Mit anderen Worten weist einer der Abschnitte einen geringeren Abstand zu dem Schwenklager auf als der andere Abschnitt. Somit unterscheidet sich die Geschwindigkeit, mit der das angetriebene Ende und die Lenksäule verbracht werden.
Beispielsweise umfasst der Hebel mehrere Anbindungspunkte (Montagelöcher), also mehrere Abschnitte, an denen das angetriebene Ende und/oder die Lenksäule/Befestigungsvorrichtung angebunden werden können. Je nach Fahrzeugtyp wird dabei der geeignete Abschnitt heranzuziehen. Mittels Wahl des jeweiligen Abschnitts / Anbindungspunkte wird hierbei die Übersetzung eingestellt. Alternativ oder in Kombination hierzu umfasst der Hebel mehrere Befestigungspunkte, beispielsweise Löcher, mittels derer das Schwenklager befestigt werden kann. Somit wird mittels Wahl des Befestigungspunkts des Schwenklagers das Übersetzungsverhältnis eingestellt. Hierbei sind zweckmäßigerweise das angetriebene Ende und die Lenksäule an den etwaigen Freienden des Hebels angebunden.
Besonders bevorzugt jedoch umfasst der Hebel ein Langloch. Das Langloch verläuft zweckmäßigerweise geradlinig. Insbesondere ist der Verlauf des Langlochs zwischen den beiden Freienden. Innerhalb des Langlochs ist das Schwenklager bevorzugt angeordnet. Insbesondere ist das Schwenklager an dem Langloch befestigt. Hierbei ist die Position des Schwenklagers in dem Langlochs im Wesentlichen stufenlos wählbar und an der geeignete Position ist das Schwenklager im Montagezustand befestigt. Mittels Wahl der Position des Schwenklagers wird die Übersetzung des Übersetzungsgetriebes eingestellt. Insbesondere umfasst hierbei das Schwenklager eine Schraube, die durch das Langlochs hindurch ragt.
In einer Alternative hierzu ist das angetriebene Ende an einem Langloch angebunden. Alternativ oder in Kombination hierzu ist die Lenksäule oder die etwaige Befestigungsvorrichtung an einem Langloch angebunden. Beispielsweise umfasst der Hebel zumindest zwei Langlöcher, wobei beispielsweise eines der Langlöcher dem angetriebenen Ende und das verbleibende der Lenksäule zugeordnet ist. Beispielsweise ist das Schwenklager auf der gleichen Seite bezüglich des angetriebenen Endes und der Lenksäule/ Befestigungsvorrichtung angeordnet. Hierbei befindet sich das angetriebene Ende zweckmäßigerweise zwischen dem Schwenklager und der Lenksäule. Geeigneterweise ist in diesem Fall die Position des Schwenklagers bezüglich des Hebels konstant. Insbesondere ist das Schwenklager hierbei an dem Freiende des Hebels angebunden. Vorzugsweise ist hierbei das angetriebene Ende oder die Lenksäule bzw. die etwaige Befestigungsvorrichtung mittels des Langlochs angebunden. Somit ist auch in diesem Fall eine im Wesentlichen stufenlose Anpassung der Übersetzung ermöglicht. Besonders bevorzugt jedoch ist das Schwenklager in dem Langlochs angeordnet. Somit ist die Anbindung des angetriebenen Endes und der Lenksäule an dem Hebel geeigneterweise stets gleich, sodass wiederum vergleichsweise viele Gleichteile und gleich Montageschritte verwendet werden können.
Zum Beispiel weist das jeweilige Langloch an dessen Innenseite eine Kontur auf, beispielsweise Einkerbungen, Auskerbungen oder Einschnitte. Somit ist es ermöglicht, das Schwenklager und/oder weitere Bauteile an verschiedenen Positionen vergleichsweise sicher zu montieren. Mit anderen Worten dient die Kontur vorzugsweise der Bestimmung der Position des Schwenklagers. Alternativ hierzu ist die Innenseite des Langlochs glatt ausgestaltet, was eine Herstellung vereinfacht. Auch ist eine im Wesentlichen stufenlose Verschiebung des jeweiligen Bauteils, insbesondere Schwenklagers, ermöglicht.
In einer Alternative weist das Übersetzungsgetriebe eine erste Zahnstange, eine zweite Zahnstange und ein Zahnrad auf. Hierbei ist die erste Zahnstange ortsfest gehalten. Insbesondere ist die erste Zahnstange geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, ortsfest gehalten zu werden, zweckmäßigerweise an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs. Die zweite Zahnstange ist beispielsweise ein Bestandteil des Antriebsabschnitts. Besonders bevorzugt jedoch ist die zweite Zahnstange ein Bestandteil des Abtriebsabschnitts. Beispielsweise wird der Abtriebsabschnitt mittels der zweiten Zahnstange gebildet. Die zweite Zahnstange ist hierbei zweckmäßigerweise an der Lenksäule angebunden, beispielsweise direkt an dieser befestigt oder mittels der etwaigen Befestigungsvorrichtung. Die zweite Zahnstange ist vorzugsweise parallel zur ersten Zahnstange angeordnet. Insbesondere weisen hierbei die Zähne der beiden Zahnstangen aufeinander zu. Geeigneterweise sind die beiden Zahnstangen zueinander beabstandet.
Das Zahnrad ist beispielsweise ein Bestandteil des Abtriebsabschnitts, sofern die zweite Zahnstange ein Bestandteil des Antriebsabschnitts ist. Sofern die zweite Zahnstange ein Bestandteil des Abtriebsabschnitts ist, ist das Zahnrad ein Bestandteil des Antriebsabschnitts. Das Zahnrad ist vorzugsweise drehbar gelagert. Beispielsweise ist das Zahnrad direkt an dem angetriebenen Ende angebunden, insbesondere mittels eines Lagers, beispielsweise eines Gleitlagers. Auf diese Weise ist eine Anzahl an Bauteilen reduziert. Alternativ ist das Zahnrad an einer Schubstange oder dergleichen drehbar angebunden, die an dem angetriebenen Ende angebunden ist, beispielsweise befestigt. Somit ist eine Modulrarität erhöht. Insbesondere ist das Zahnrad parallel zu der ersten und/oder zweiten Zahnstange angeordnet, und die Drehachse ist zweckmäßigerweise senkrecht hierzu.
Das Zahnrad ist in Wirkverbindung mit den beiden Zahnstangen. Somit wird bei Betrieb des Linearantriebs das Zahnrad bezüglich der ersten Zahnstange verbracht, insbesondere entlang deren Längsrichtung. Somit wird das Zahnrad in eine Rotationsbewegung versetzt. Aufgrund der Rotationsbewegung wird die zweite Zahnstange angetrieben und somit auch die Lenksäule. Hierbei ist mittels Wahl des Durchmessers sowie der Anzahl der Zähne der Zahnstangen zumindest des Zahnrads das gewünschte Übersetzungsverhältnis einstellbar und auch ein etwaiger Rundlauf.
Beispielsweise ist das Zahnrad direkt im Eingriff mit zumindest einer der beiden Zahnstangen. Vorzugsweise ist das Zahnrad mit den beiden Zahnstangen in direktem Eingriff. Mit anderen Worten kämmt das Zahnrad mit beiden Zahnstangen. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise einfache Konstruktion des Übersetzungsgetriebes bereitgestellt, und dieses ist somit vergleichsweise kostengünstig fertigbar und robust. Bei einem vertikalen Verbringen des Zahnrads entlang der ersten Zahnstange wird die zweite Zahnstange mit doppelter Geschwindigkeit des Zahnrads bewegt, sodass die Lenksäule im Wesentlichen mit doppelter Geschwindigkeit der Verstellgeschwindigkeit des Linearantriebs verstellt wird.
In einer weiteren Alternative ist das Zahnrad an einer Welle drehfest befestigt. An der Welle ist ferner ein zweites Zahnrad drehfest befestigt. Die Welle selbst ist zweckmäßigerweise drehbar an dem angetriebenen Ende oder der etwaigen Schubstange gelagert. Das Zahnrad kämmt mit der ersten Zahnstange und das zweite Zahnrad kämmt mit der zweite Zahnstange. Hierbei sind die beiden Zahnräder und zweckmäßigerweise auch die beiden Zahnstangen zueinander senkrecht zu deren Verlaufsrichtung versetzt. Mittels Wahl der Anzahl der Zähne pro Zahnrad ist hierbei eine Einstellung des Übersetzungsverhältnisses und/oder eines Rundlaufs möglich. Auch wird mittels der Wahl des Radius des zweiten Zahnrads bezüglich des Zahnrads das gewünschte Übersetzungsverhältnis bestimmt. Alternativ hierzu ist beispielsweise das zweite Zahnrad mittels des ersten Zahnrads angetrieben und unabhängig von dem Zahnrad gelagert. Hierbei ist das zweite Zahnrad zweckmäßigerweise ebenfalls mit der zweiten Zahnstange in Eingriff, und das Zahnrad ist in Eingriff mit der erste Zahnstange.
Geeigneterweise weist der Linearantrieb einen rotatorischen Elektromotor auf. Der Elektromotor ist beispielsweise ein bürstenbehafteter Kommutatormotor. Besonders bevorzugt ist der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC).
Somit ist eine Herstellung vereinfacht und Herstellungskosten reduziert. Zur Bereitstellung des linear verfahrbaren, angetriebenen Endes umfasst der Linearantrieb zweckmäßigerweise einen Gewindetrieb, der mittels des Elektromotors angetrieben ist. Der Gewindetrieb umfasst geeigneterweise eine Gewindestange, auf die zum Beispiel eine Gewindemutter aufgesetzt ist, die insbesondere drehfest gehalten ist. Hierbei ist vorzugsweise das angetriebene Ende mittels der Gewindemutter bereitgestellt, oder das angetriebene Ende ist an der Gewindemutter angebunden, beispielsweise starr. Vorzugsweise ist der Gewindetrieb als Spindel ausgestaltet.
Beispielsweise ist die Gewindemutter (Spindelmutter) innerhalb eines U-förmigen Trägers angeordnet, zweckmäßigerweise zwischen den beiden zueinander parallelen Schenkeln des Trägers. Der rotatorische Elektromotor ist geeigneterweise an dem Träger befestigt und vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu sämtlichen Schenkeln des Trägers angeordnet. Die Gewindestange (Gewindestab) ist vorzugsweise senkrecht zu den beiden zueinander parallelen Schenkeln angeordnet und reicht durch diese hindurch. Zwischen den beiden zueinander parallelen Schenkeln des Trägers ist die Gewindemutter angeordnet und auf die Gewindestange aufgesetzt. Die Gewindemutter ist vorzugsweise direkt mittels des rotatorischen Elektromotors angetrieben. Geeigneterweise ist der rotatorische Elektromotor zwischen der Gewindemutter und dem zu den beiden Schenkeln des Trägers senkrechten Schenkel des Trägers angeordnet und auf diese Weise geschützt. Somit ist ein vergleichsweise kompakter Linearantrieb bereitgestellt.
Beispielsweise ist der Gewindetrieb, zweckmäßigerweise die Gewindestange, direkt mittels des Elektromotors angetrieben. Besonders bevorzugt jedoch ist zwischen diesen mechanisch ein Getriebe angeordnet, zweckmäßigerweise ein Schneckengetriebe. Zweckmäßigerweise umfasst der Elektromotor die Schnecke des Schneckengetriebes oder treibt diese zumindest an. Das Schneckenrad des Schneckengetriebes ist vorzugsweise an dem Gewindestab drehfest befestigt oder treibt dieses an. Aufgrund des Getriebes ist eine zusätzliche Wahl einer Übersetzung ermöglicht. Auch ist auf diese Weise zweckmäßigerweise eine Selbsthemmung realisiert. Vorzugsweise wird als Elektromotor- und Getriebekombination eine Baueinheit herangezogen, die beispielsweise auch eine weitere Verwendung in dem Kraftfahrzeug findet, beispielsweise als Sitzverstellung.
In einer Alternative umfasst der Linearantrieb eine weitere Zahnstange, die mit einem Zahnrad kämmt, das an einer Welle des Elektromotors angebunden ist. Hierbei ist das angetriebene Ende zweckmäßigerweise zumindest teilweise mittels der weiteren Zahnstange gebildet oder an dieser befestigt, zweckmäßigerweise starr.
Vorzugsweise umfasst die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung eine Hülle, die beispielsweise nach Art eines Hohlzylinders ausgestaltet ist. Innerhalb der Hülle ist die Lenksäule zumindest geeigneterweise teilweise angeordnet. Insbesondere ist die Hülle konzentrisch zur Lenksäule positioniert. Mittels der Hülle erfolgt vorzugsweise eine Führung der Lenksäule, insbesondere entlang der Längsachse der Lenksäule. Im Montagezustand ist die Hülle zweckmäßigerweise an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs und/oder einem Armaturenbrett befestigt, insbesondere starr. Somit ist eine Montage vereinfacht. Beispielsweise erfolgt bei einem Verschwenken der Drehachse bezüglich der horizontalen Richtung auch ein Verschwenken der Hülle. Hierfür ist geeigneterweise der etwaige Antrieb an der Hülle angebunden.
Besonders bevorzugt ist der Linearantrieb an der Hülle befestigt. Hierbei ist zweckmäßigerweise der Abschnitt des Linearantriebs an der Hülle befestigt, der bezüglich dessen das angetriebenes Ende beim Betrieb bewegt wird. Geeigneterweise ist der etwaige Elektromotor an der Hülle befestigt. Aufgrund der Hülle ist eine Konstruktion vereinfacht und insbesondere eine Montage der elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung als Modul ermöglicht. Geeigneterweise ist im Montagezustand die Hülle karosserieseitig fest. Zum Beispiel ist die Hülle geeignet, zweckmäßigerweise vorgesehen und eingerichtet, an der Karosserie befestigt zu werden. Zweckmäßigerweise ist das Übersetzungsgetriebe an der Hülle befestigt, was eine Konstruktion weiter vereinfacht. Falls mittels des Linearantriebs eine Neigung der Lenksäule eingestellt wird, ist insbesondere der Linearantrieb an einer Karosserie des landgebunden Kraftfahrzeugs oder einem Armaturenbrett des landgebunden Kraftfahrzeugs befestigt. Hierbei ist zweckmäßigerweise der Abtriebsabschnitt an der Hülle befestigt und auf diese Weise an der Lenksäule angebunden.
Das landgebundene Kraftfahrzeug ist geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, an Land bewegt zu werden. Hierbei ist das Kraftfahrzeug unabhängig von geographischen Gegebenheiten bewegbar, wie zum Beispiel Schienen. Insbesondere wird das Kraftfahrzeug jedoch entlang einer Fahrbahn bewegt, die insbesondere aus einem Asphalt, Beton oder Teer erstellt ist. Das landgebundene Kraftfahrzeug umfasst ein Rad, zweckmäßigerweise mehrere Räder. Mittels der Räder steht das landgebundene Kraftfahrzeug insbesondere auf einem Boden auf.
Ferner umfasst das landgebundene Kraftfahrzeug eine elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung mit einer Lenksäule, an der ein Lenkrad drehfest angebunden ist. Die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung umfasst ferner einen Linearantrieb, der ein entlang einer Verstellrichtung angetriebenes Ende aufweist. Zudem weist die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung ein Übersetzungsgetriebe auf, das eine Antriebsabschnitt, der an dem angetriebenen Ende angebunden ist, und einen Abtriebsabschnitt umfasst, der an der Lenksäule angebunden ist.
Mittels des Linearantriebs ist es ermöglicht, das Lenkrad und die Lenksäule insbesondere bezüglich eines Armaturenbretts und/oder einer Karosserie des Kraftfahrzeugs entlang der Längsachse der Lenksäule zu verstellen. Geeigneterweise wird mittels des Linearantriebs der Abstand des Lenkrads von dem Armaturenbrett eingestellt. Alternativ oder in Kombination hierzu erfolgt mit dem Linearantrieb eine Einstellung einer Neigung der Lenksäule bezüglich einer horizontalen Ebene.
Die elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung ist in Wirkverbindung mit dem Rad oder mehreren der Räder, sofern diese vorhanden sind. Hierbei wird in Abhängigkeit des Lenkrads insbesondere eine Richtung des Rads eingestellt.
Zweckmäßigerweise wird bei einer Drehung des Lenkrads um die Längsachse der Lenksäule, die insbesondere eine Drehachse ist, um die die Lenksäule drehbar gelagert ist, das Rad um eine vertikale oder zumindest im Wesentlichen vertikal verlaufende Achse gedreht.
Geeigneterweise ist an dem Rad eine Zahnstange angebunden, in die ein Ritzel eingreift, das endseitig an der Lenksäule angebunden ist. Mit anderen Worten erfolgt eine mechanisch Kopplung zwischen dem Rad und dem Lenkrad mittels der Lenksäule, dem Ritzel und der Zahnstange. Vorzugsweise umfasst das landgebundene Kraftfahrzeug eine Lenkunterstützung, die beispielsweise einen Elektromotor aufweist. Mittels dieser wird insbesondere eine Bedienung des Lenkrads erfasst und die Rotationsbewegung der Lenksäule um die Drehachse unterstützt. In einer weiteren Alternative ist zwischen dem Rad und der elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung keine mechanische Kopplung realisiert. Hierbei erfolgt mittels eines Sensors ein Erfassen einer Rotationsbewegung des Lenkrads um insbesondere die Drehachse. Die Sensordaten werden geeigneterweise an einen weiteren Antrieb übermittelt, der zweckmäßigerweise einen Elektromotor aufweist. Mittels des Elektromotors erfolgt hierbei eine Beeinflussung des Rads, insbesondere ein Verschwenken um die etwaige vertikal verlaufende Achse.
Die im Zusammenhang mit der elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung genannten Vorteile und Weiterbildungen sind sinngemäß auch auf das landgebundene Kraftfahrzeug zu übertragen und umgekehrt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 schematisch ein landgebundenes Kraftfahrzeug mit einer elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung,
2 schematisch vereinfacht eine erste Ausführungsform der elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung,
3 schematisch vereinfacht eine zweite Ausführungsform der elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung, und
4 ausschnittsweise eine Abwandlung der zweiten Ausführungsform der elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein landgebundenes Kraftfahrzeug 2 mit zwei Vorderrädern 4 dargestellt, von denen lediglich eins gezeigt ist. Das Kraftfahrzeug 2 weist eine elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung 6 mit einem Lenkrad 8 und einer Lenksäule 10 auf. Das Lenkrad 8 ist drehfest an der Lenksäule 10 angebunden, die teilweise innerhalb einer Hülle 12 angeordnet ist. Mittels der Hülle 12 ist die Lenksäule 10 und somit auch das Lenkrad 8 um eine Drehachse 14 drehbar gelagert. Die Hülle 12 ist an einem Armaturenbrett 16 befestigt, das wiederum an einer nicht näher dargestellten Karosserie des landgebunden Kraftfahrzeugs 2 befestigt ist. Somit ist die Hülle 12 mittels des Armaturenbretts 16 karosserieseitig festgehalten. Die Lenksäule 10 ist mittels einer nicht näher dargestellten Zahnstange in Wirkverbindung mit den Vorderrädern 4. Bei einer Drehbewegung des Lenkrads 8 um die Drehachse 14 wird folglich auch die Lenksäule 10 bewegt, die wiederum die Zahnstange in transversaler Richtung antreibt. Mittels der Zahnstange wird dabei ein Lenkeinschlag der Vorderräder 4 eingestellt, sodass eine Bewegungsrichtung des landgebunden Kraftfahrzeugs 2 geändert wird.
Zur Erhöhung des Komforts sind das Lenkrad 8 und auch die Lenksäule 10 bezüglich der Hülle 12 in einer Längsrichtung 18 verstellbar. Die Längsrichtung 18 ist hierbei parallel zur Ausdehnung der Lenksäule 10, also deren Längsachse, und auch der Drehachse 14. Somit ist es möglich, das Lenkrad 8 von der Hülle 12 zu beabstanden oder auf dieses zu zubewegen, je in Abhängigkeit der anatomischen Gegebenheiten des Fahrers des landgebundenen Kraftfahrzeugs 2.
In 2 ist schematisch vereinfacht eine erste Ausführungsform der elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung 6 gezeigt. Die Hülle 12 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet und konzentrisch zu der zylindrisch ausgestalteten Lenksäule 10 angeordnet. Die Lenksäule 10 reicht hierbei beispielsweise wie in 2 gezeigt, durch die Hülle 12 hindurch. An einem der Enden der Lenksäule 10 ist das Lenkrad 8 drehfest angebunden.
Mittels der Hülle 12 erfolgt auch die Führung der Lenksäule 10 in Längsrichtung 18 mittels nicht näher dargestellter Führungsschienen. An der Lenksäule 10 ist innerhalb der Hülle 12 eine Befestigungsvorrichtung 20 angebunden, die ein nicht näher dargestelltes Lager umfasst, nämlich ein Kugellager. Ein Innenring des Kugellagers ist drehfest an der Lenksäule 10 befestigt. Ein Außenring des Kugellagers ist an einem Abtriebsabschnitt 22 eines Übersetzungsgetriebes 24 befestigt.
Der Abtriebsabschnitt 22 ist mittels eines Abschnitts 26, nämlich einem Freiende, eines Hebels 28 des Übersetzungsgetriebes 24 gebildet. Die Befestigungsvorrichtung 20 ist schwenkbar an dem Abschnitt 26 angebunden. Der Hebel 28 weist ferner einen weiteren Abschnitt 30 auf, mittels dessen ein Antriebsabschnitt 32 des Übersetzungsgetriebes 24 gebildet ist. Der weitere Abschnitt 32 ist mittels des verbleibenden Freiendes des im Wesentlichen geradlinig ausgestalteten Hebels 28 gebildet. Der Hebel 28 umfasst ein Langloch 34, das sich zwischen den beiden Abschnitten 26, 30 befindet, und entlang der Ausdehnung des Hebels 28 erstreckt. Innerhalb des Langlochs 34 ist ein Schwenklager 36 angeordnet und an dem Hebel 28 befestigt. Hierfür ragt insbesondere eine Schraube des Schwenklagers 36 durch das Langlochs 34 hindurch. Das Schwenklager 36 ist zudem starr an der Hülle 12 oder einem sonstigen Bestandteil des Kraftfahrzeugs 2, wie der Karosserie, befestigt. Mittels des Schwenklagers 36 ist es ermöglicht, den Hebel 28 bezüglich der Hülle 12 um eine Schwenkachse zu verschwenken, die senkrecht zu dem Hebel 28 ist. Mit anderen Worten ist der Hebel 28 mittels des Schwenklagers 36 um die Schwenkachse drehbar gelagert.
An dem Antriebsabschnitt 32, also an dem weiteren Abschnitt 30, ist drehbar ein angetriebenes Ende 38 eines Linearantriebs 40 schwenkbar angebunden. Mit anderen Worten ist das angetriebene Ende 38 schwenkbar an dem verbleibenden Freiende des Hebels 28 angebunden. Hierbei sind die Schwenkachsen der Anbindung der beiden Abschnitte 26, 30 parallel zur Schwenkachse des Schwenklagers 36.
Das angetriebene Ende 38 ist mittels einer Spindelmutter 42 bereitgestellt, die somit eine Gewindemutter ist. Die Spindelmutter 42 ist auf einen Gewindestab 44 aufgesetzt, der parallel zur Lenksäule 10 angeordnet und mittels eines Getriebes 46 in Form eines Schneckenradgetriebes angetrieben ist. Hierfür ist das Getriebe 46 endseitig an dem Gewindestab 44 befestigt. Auf der dem Getriebe 46 gegenüberliegenden Seite der Spindelmutter 42 ist eine Hülse 48 angebunden, innerhalb derer der durch die Spindelmutter 42 hindurch ragende Teil der Gewindestange 44 angeordnet und somit vor Beschädigungen geschützt ist. Mittels der Hülse 48, der Spindelmutter 42 sowie des Gewindestabs 44 ist ein Gewindetrieb 50 in Form einer Spindel bereitgestellt, der beispielsweise noch weiter Bestandteile aufweist.
Das Getriebe 46 ist mittels eines rotatorischen Elektromotors 52 angetrieben, der ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) ist. Der rotatorische Elektromotor 52 ist ein Bestandteil des Linearantriebs 40 und an der Hülle 12 befestigt. Auch ist beispielsweise das Getriebe 46 an der Hülle 12 befestigt. Somit ist der Linearantrieb 40 an der Hülle 12 befestigt. Bei Betrieb wird mittels des rotatorischen Elektromotors 52 das Getriebe 46 angetrieben, mittels dessen der Gewindestab 44 in eine Rotationsbewegung um die eigene Achse versetzt wird. Hierbei wird die Spindelmutter 42 in eine Verstellrichtung 54 verbracht, die parallel zu dem Gewindestab 44 und somit auch parallel zu der Längsachse der Lenksäulen 10, also parallel zur Lenksäule 10, und zur Drehachse 14 ist. Mittels des angetriebenen Endes 38 wird hierbei der Hebel 28 um die mittels des Schwenklagers 36 bereitgestellte Schwenkachse verschwenkt und somit der Abschnitt 26 ebenfalls bewegt. Infolgedessen wird die Befestigungsvorrichtung 20 und folglich auch die Lenksäule 10 in Längsrichtung 18 verbracht. Mit anderen Worten wird die Lenksäule 10 in entgegengesetzte Richtung zu dem angetriebenen Ende 42 verbracht.
Beispielsweise umfasst hierbei das Übersetzungsgetriebe 50 zusätzliche Hebel, sodass eine Bewegung des Hebels 28 senkrecht zur Verstellrichtung 54 ausgeglichen wird. Alternativ hierzu sind beispielsweise die Anbindungspunkte des angetriebenen Endes 38 sowie der Befestigungsvorrichtung 20 innerhalb von nicht näher dargestellten Langlöchern des Hebels 28 geführt.
Mittels Wahl der Position des Schwenklagers 36 zwischen den beiden Abschnitten 26, 30 innerhalb des Langlochs 34 wird das gewünschte Übersetzungsverhältnis gewählt, sodass es möglich ist, die Lenksäule 10 mit einer größeren Geschwindigkeit als das angetriebene Ende 38 zu verstellen. Insbesondere wird hierbei das angetriebene Ende 38 mit einer Geschwindigkeit von 8 mm/s verstellt, wohingegen die Verstellgeschwindigkeit der Lenksäule 10 größer ist und beispielsweise zwischen 10 mm/s und 14 mm/s beträgt.
In 3 ist eine weitere Ausgestaltungsform der elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung 6 gezeigt, wobei im Wesentlichen lediglich das Übersetzungsgetriebe 24 abgewandelt ist. Die Lenksäule 10, das Lenkrad 8, die Befestigungsvorrichtung 20 sowie der Linearantrieb 40 sind nicht abgeändert. Auch ist wiederum der rotatorischen Elektromotor 52 sowie das Getriebe 46 nicht verändert und auch weiterhin an der Hülle 12 angebunden. Das Übersetzungsgetriebe 24 weist eine erste Zahnstange 56 auf, die an der Hülle 12 starr befestigt ist. Somit ist die erste Zahnstange 56 ortsfest gehalten. Die erste Zahnstange 56 ist parallel zur Verstellrichtung 54 sowie zur Längsrichtung 18, also zur Lenksäule 10 angeordnet. Zudem umfasst das Übersetzungsgetriebe 24 eine zweite Zahnstange 58, die parallel zur ersten Zahnstange 56 angeordnet ist und an der Befestigungsvorrichtung 20 befestigt ist. Hierbei weisen die Zähne der beiden Zahnstangen 56, 58 aufeinander zu, und die Zahnstangen 56, 58 sind zueinander beabstandet. Somit wird der Abtriebsabschnitt 22 zumindest teilweise mittels der zweiten Zahnstange 58 gebildet.
Ferner umfasst das Übersetzungsgetriebe 24 ein Zahnrad 60 dass zwischen der ersten Zahnstange 56 und der zweiten Zahnstange 58 angeordnet ist. Das Zahnrad 60 ist drehbar an dem angetriebenen Ende 38, beispielsweise an der Spindelmutter 42 oder einer daran angebunden gebundenen Schubstange oder dergleichen, drehbar angebunden. Hierbei ist die Drehachse des Zahnrad 60 senkrecht zum Verlauf der beiden Zahnstangen 56, 58 und senkrecht zur Verstellrichtung 54. Zudem wird mittels des Zahnrades 60 zumindest teilweise der Antriebsabschnitt 32 des Übersetzungsgetriebes 34 gebildet. Das Zahnrad 60 kämmt mit den beiden Zahnstangen 56, 58 und ist somit in direktem Eingriff mit diesen.
Wenn die Gewindestange 44 mittels des rotatorischen Elektromotors 52 angetrieben wird, wird die Spindelmutter 42 in Verstellrichtung 54 bewegt. Folglich wird das Zahnrad 60 in Verstellrichtung 54 bewegt. Aufgrund des Eingriffs mit der ersten Zahnstange 56 wird das Zahnrad 60 in eine Rotationsbewegung versetzt. Diese Rotationsbewegung treibt die zweite Zahnstange 58 an, die bezüglich des Zahnrads 60 mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt wird wie das Zahnrad 60 bezüglich der ersten Zahnstange 56. Somit wird die zweite Zahnstange 58 und daher auch die Lenksäule 10 mit der doppelten Geschwindigkeit bezüglich der ersten Zahnstange 56 verbracht.
In 4 ist in einer Draufsicht in Verstellrichtung 54 eine Abwandlung des Übersetzungsgetriebes 24 gezeigt. Das Zahnrad 60 ist drehfest an einer Welle 62 angebunden die drehbar entweder an dem angetriebenen Ende 38 oder einer damit verbundene Schubstange 64 gelagert ist. Hierbei wird bei Betrieb die Schubstange 64 in Verstellrichtung 54 verbracht. An der Welle 62 ist drehfest ein zweites Zahnrad 66 befestigt, das konzentrisch zu dem Zahnrad 60 angeordnet ist. Somit wird bei einer Rotationsbewegung des Zahnrads 60 ebenfalls das zweite Zahnrad 66 rotiert und zwar mit derselben Winkelgeschwindigkeit. Beispielsweise sind das Zahnrad 60, die Welle 62 sowie das zweite Zahnrad 66 separate Bauteile oder einteilig. Mit anderen Worten sind das Zahnrad 60, die Welle 62 sowie das zweite Zahnrad 66 aneinander angeformt und lediglich mittels eines einzigen Bauteils bereitgestellt, das insbesondere in einem Kunststoffspritzgussverfahren erstellt ist.
Das Zahnrad 60 ist im Eingriff mit der ersten Zahnstange 56, und das zweite Zahnrad 66 ist in Eingriff mit der zweiten Zahnstange 58 und kämmt folglich mit dieser. Mittels der Wahl des Radius des zweiten Zahnrades 66 bezüglich des Radius des Zahnrads 60 ist es hierbei möglich, die zweite Zahnstange 58 mit einer von der doppelten Verbringgeschwindigkeit des angetriebenen Endes 38 bezüglich der ersten Zahnstange 56 abweichenden Geschwindigkeit zu verstellen. Somit ist eine Verstellung der Lenksäule 10 mit im Wesentlichen jeder beliebigen Geschwindigkeit ermöglicht, wenn das Zahnrad 60 und das zweite Zahnrad 66 geeignet gewählt werden. Infolgedessen ist es ermöglicht, im Wesentlichen jeden Linearantrieb 40 heranzuziehen. Insbesondere kann für jeden Typ des landgebunden Kraftfahrzeugs 2 der gleiche Linearantrieb 40 herangezogen werden, wobei die Verstellgeschwindigkeit der Lenksäule 10 auf den jeweils ausgewählten Typ des landgebunden Kraftfahrzeugs 2 angepasst ist. Mit anderen Worten variiert die Verstellgeschwindigkeit der Lenksäule 10 zwischen den unterschiedlichen Typen von landgebundenen Kraftfahrzeugen 2.
Zusammenfassend kann aufgrund des Übersetzungsgetriebes 24, das insbesondere den Hebel 28, also eine Hebelkinemathek, oder die Zahnstangen 56, 58 umfasst, die gewünschte Geschwindigkeit der Lenksäule 10 realisiert werden, im Wesentlichen unabhängig von der Ausgestaltung des Linearantriebs 40. Hierbei wird die entsprechende Übersetzung gewählt, und das Übersetzungsgetriebe 24 zwischen dem Linearantrieb 40 und der Lenksäule 10 angeordnet. Somit ist es möglich Gleichteile, insbesondere stets den gleichen Linearantrieb 40, zu verwenden und trotzdem unterschiedliche Verstellgeschwindigkeiten der Lenksäule 10 zu realisieren. Beispielsweise ist hierbei die Lenksäule 10 entlang deren Längsrichtung 18 mittels des Linearantriebs 10 verstellbar. Alternativ oder in Kombination hierzu erfolgt eine Neigungsverstellung der Lenksäule 10 bezüglich einer horizontalen Achse.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: landgebundenes Kraftfahrzeug
4: Vorderrad
6: elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung
8: Lenkrad
10: Lenksäule
12: Hülle
14: Drehachse
16: Armaturenbrett
18: Längsrichtung
20: Befestigungsvorrichtung
22: Abtriebsabschnitt
24: Übersetzungsgetriebe
26: Abschnitt
28: Hebel
30: weiterer Abschnitt
32: Antriebsabschnitt
34: Langloch
36: Schwenklager
38: angetriebenes Ende
40: Linearantrieb
42: Spindelmutter
44: Gewindestab
46: Getriebe
48: Hülse
50: Gewindetrieb
52: rotatorischer Elektromotor
54: Verstellrichtung
56: erste Zahnstange
58: zweite Zahnstange
60: Zahnrad
62: Welle
64: Schubstange
66: zweites Zahnrad

Claims

Elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung (6) eines landgebundenen Kraftfahrzeugs (2), mit einer Lenksäule (10), an der ein Lenkrad (8) drehfest angebunden ist, sowie mit einem Linearantrieb (40), der ein entlang einer Verstellrichtung (54) angetriebenes Ende (38) aufweist, als auch mit einem Übersetzungsgetriebe (24), das einen Antriebsabschnitt (32), der an dem angetriebenen Ende (38) angebunden ist, und einen Abtriebsabschnitt (22) aufweist, der an der Lenksäule (10) angebunden ist.
Elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellrichtung (54) parallel zu einer Längsachse der Lenksäule (10) ist.
Elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsgetriebe (24) einen Hebel (28) mit zwei Abschnitten (26, 30) aufweist, der mittels eines Schwenklagers (36) um eine Schwenkachse drehbar gelagert ist, wobei an einem der Abschnitte (30) das angetriebene Ende (38) und an dem verbleibenden Abschnitt (26) die Lenksäule (10) schwenkbar angebunden ist.
Elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung (6) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (28) ein Langloch (34) umfasst, innerhalb dessen das Schwenklager (36) angeordnet ist.
Elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsgetriebe (24) eine erste Zahnstange (56) aufweist, die ortsfest gehalten ist, wobei der Abtriebsabschnitt (22) eine zweite Zahnstange (58) umfasst, und wobei der Antriebsabschnitt (32) ein drehbar gelagertes Zahnrad (60) aufweist, das in Wirkverbindung mit den beiden Zahnstangen ist.
Elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung (6) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (60) mit beiden Zahnstangen (56, 58) kämmt.
Elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung (6) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad () an einer Welle (62) befestigt ist, an der ein zweites Zahnrad (60) befestigt ist, wobei das Zahnrad (60) mit der ersten Zahnstange (56) und das zweite Zahnrad (66) mit der zweiten Zahnstange (56) kämmt.
Elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb (40) einen rotatorischen Elektromotor (52) aufweist, mittels dessen ein Gewindetrieb (50), insbesondere Spindel, angetrieben ist.
Elektromotorisch verstellbare Lenkvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Hülle (12), innerhalb derer die Lenksäule (10) teilweise angeordnet und mittels derer die Lenksäule (10) geführt ist, wobei der Linearantrieb (40) an der Hülle (12) befestigt ist.
Landgebundenes Kraftfahrzeug (2), insbesondere Personenkraftwagen, mit einem Rad (4), und mit einer elektromotorisch verstellbaren Lenkvorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die in Wirkverbindung mit dem Rad (4) ist.