-
Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkeinrichtung für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug.
-
Die
US 2018/0148084 A1 offenbart eine Lenkanordnung für ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug. Die Lenkanordnung umfasst eine Lenksäulenanordnung, die zwischen einer verstauten Position und einer nichtverstauten Position beweglich ist. Die Lenksäulenanordnung wiederum umfasst eine erste Welle, die zumindest teilweise in einem ersten Mantel aufgenommen ist und eine zweite Welle, die zumindest teilweise in einem zweiten Mantel aufgenommen ist, wobei die zweite Welle selektiv mit der ersten Welle gekoppelt ist. Darüber hinaus umfasst die Lenksäulenanordnung eine Verriegelungsanordnung, die in mindestens einem der Mäntel aufgenommen ist, wobei die Verriegelungsanordnung dazu eingerichtet ist, die erste Welle selektiv mit der zweiten Welle zu koppeln beziehungsweise selektiv von der zweiten Welle zu entkoppeln, wenn sich die Längssäulenanordnung von der nichtverstauten Position in Richtung der verstauten Position bewegt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lenkeinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkeinrichtung zu schaffen, welche ein besonders einfaches Koppeln und Entkoppeln eines Lenkrads von einem Lenkgetriebe ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lenkeinrichtung für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkeinrichtung für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen sowie in der folgenden Beschreibung angegeben.
-
Um ein besonders vorteilhaftes Entkoppeln und Koppeln eines Lenkrads von einem Lenkgetriebe zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß eine Lenkeinrichtung für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug vorgesehen. Die Lenkeinrichtung umfasst eine erste innenprofilierte Hohlwelle, welche kraftübertragend mit dem Lenkgetriebe verbunden ist. Das bedeutet, dass die erste Hohlwelle derart mit dem Lenkgetriebe verbunden ist, dass eine Drehbewegung der ersten Hohlwelle in eine Lenkbewegung des Lenkgetriebes resultiert. Die Lenkeinrichtung umfasst des Weiteren eine axial an die erste Hohlwelle anschließende, zweite innenprofilierte Hohlwelle, welche von dem Lenkgetriebe entkoppelt ist. Das bedeutet, dass eine durch das Lenkgetriebe ausgelöste Lenkbewegung des autonom betreibbaren Kraftfahrzeugs unabhängig von einer Drehbewegung der zweiten Hohlwelle und eine Drehbewegung der zweiten Hohlwelle unabhängig von einer von dem Lenkgetriebe ausgelösten Lenkbewegung ist. Die Lenkeinrichtung weist des Weiteren ein Lenkrad auf, welches zwischen einer von dem Lenkgetriebe entkoppelten Verstaustellung und einer mit dem Lenkgetriebe gekoppelten Gebrauchsstellung verstellbar ist. In der mit dem Lenkgetriebe gekoppelten Gebrauchsstellung ist die Lenkbewegung des autonom betreibbaren Kraftfahrzeugs über eine Drehbewegung des Lenkrads vorgebbar. Das bedeutet, dass in der Gebrauchsstellung der Fahrer des Kraftfahrzeugs jeweilige Lenkbewegungen des Kraftfahrzeugs über das Lenkrad steuern kann. In der Verstaustellung des Lenkrads erfolgt eine jeweilige Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs unabhängig von einer jeweiligen Ausrichtung beziehungsweise Bewegung des Lenkrads. Bei einer Anordnung des Lenkrads in der Verstaustellung wird die Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs insbesondere autonom gesteuert, unabhängig von einer Drehbewegung des Lenkrads. Die Lenkeinrichtung umfasst des Weiteren eine in der Hohlwelle geführte Lenkstange, welche an das Lenkrad anschließt und mit dem Lenkrad drehfest verbunden ist. Die Lenkstange weist ein außenprofiliertes Koppelelement auf, über welches die Lenkstange in der Verstaustellung kraftübertragend mit der zweiten Hohlwelle und in der Gebrauchsstellung kraftübertragend mit der ersten Hohlwelle verbindbar ist. Das bedeutet, dass das außenprofilierte Koppelelement in der Gebrauchsstellung in der ersten Hohlwelle angeordnet ist und in der Verstaustellung in der zweiten Hohlwelle angeordnet ist. Hierbei ist das außenprofilierte Koppelelement in der Gebrauchsstellung mit einer ersten Innenprofilierung der ersten Hohlwelle in Eingriff gebracht und in der Verstaustellung mit einer zweiten Innenprofilierung der zweiten Hohlwelle in Eingriff gebracht. Das bedeutet, dass das außenprofilierte Koppelelement in der Gebrauchsstellung drehfest mit der ersten Hohlwelle verbunden ist und in der Verstaustellung drehfest mit der zweiten Hohlwelle verbunden ist. Folglich wird in der Gebrauchsstellung bei einem Drehen des Lenkrads die erste Hohlwelle mit der Lenkstange mitgedreht, wohingegen in der Verstaustellung die zweite Hohlwelle bei einer Drehbewegung des Lenkrads mit der Lenkstange mitgedreht wird. Somit wird in der Gebrauchsstellung bei einer Drehbewegung des Lenkrads über die Lenkstange die erste Hohlwelle mitgedreht, wodurch über die Kopplung der ersten Hohlwelle mit dem Lenkgetriebe die Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs ausgelöst wird. In der Verstaustellung ist das Koppelelement kraftübertragungsfrei zur ersten Hohlwelle angeordnet, sodass in der Verstaustellung eine durch eine Drehbewegung des Lenkrads ausgelöste Drehbewegung der ersten Hohlwelle und/oder eine durch eine Drehbewegung des Lenkrads ausgelöste Lenkbewegung unterbleibt. Das axiale aneinander Anschließen der Hohlwellen entlang einer Verschieberichtung der Lenkstange ermöglicht ein besonders einfaches Entkoppeln beziehungsweise Koppeln des Lenkrads mit dem Lenkgetriebe. Beim Verstellen des Lenkrads zwischen der Gebrauchsstellung und der Verstaustellung ist die Lenkstange entlang der Verschieberichtung verschiebbar. Die beiden Hohlwellen sind mit ihren jeweiligen Mittelachsen auf einer gemeinsamen Gerade angeordnet, sodass bei einem Verstellen des Lenkrads die innerhalb der Hohlwellen geführte Lenkstange in den Hohlwellen entlang einer Längserstreckungsrichtung der Lenkstange geführt ist. Die beschriebene Lenkeinrichtung ermöglicht ein besonders einfaches Koppeln und Entkoppeln des Lenkrads von dem Lenkgetriebe, da das über die Lenkstange an dem Lenkrad befestigte Koppelelement für ein Entkoppeln beziehungsweise Koppeln des Lenkrads mit dem Lenkgetriebe lediglich von einer der Hohlwellen in die andere der Hohlwellen zu verschieben ist. Hierbei ist das Koppelelement entlang einer Geraden translatorisch zu bewegen, sodass das Koppeln beziehungsweise Entkoppeln besonders einfach und schnell durchgeführt werden kann.
-
Um ein besonders einfaches Koppeln beziehungsweise Entkoppeln des Lenkrads von dem Lenkgetriebe zu ermöglichen ist erfindungsgemäß des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Lenkeinrichtung für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung beschrieben worden ist, vorgesehen. Bei dem Verfahren wird zum Verstellen des Lenkrads zwischen der Gebrauchsstellung, in welcher das Lenkrad über eine erste Hohlwelle mit einem Lenkgetriebe gekoppelt ist, und der Verstaustellung, in welcher das Lenkrad mit der zweiten Hohlwelle gekoppelt und von dem Lenkgetriebe entkoppelt ist, mittels eines Schlittens die drehfest mit dem Lenkrad verbundene Lenkstange relativ zu der einen Hohlwelle in Richtung der axial an die eine Hohlwelle anschließenden weiteren Hohlwelle bewegt. Hierbei ist die Lenkstange über das Koppelelement innenseitig mit einer der Hohlwellen radial und kraftübertragend gekoppelt. Bei dem Verfahren ist des Weiteren vorgesehen, dass mittels eines Stellantriebs die Hohlwellen relativ zueinander ausgerichtet werden und das Koppelelement von der einen Hohlwelle an die weitere Hohlwelle übergeben und mit der anderen Hohlwelle in Eingriff gebracht wird. Das bedeutet, dass beim Verfahren zum Verstellen des Lenkrads das Lenkrad anfangs über die Lenkstange und das Koppelelement mit der einen Hohlwelle in Eingriff gebracht und somit gekoppelt ist. Für das Verstellen wird das Lenkrad mittels des Schlittens von einer der Stellungen in die andere der Stellungen bewegt, wodurch das mit der einen Hohlwelle in Eingriff gebrachte Koppelelement auf die weitere Hohlwelle zubewegt wird. Anschließend wird mittels des Stellantriebs die zweite Hohlwelle relativ zur ersten Hohlwelle ausgerichtet um eine Synchronität der ersten Hohlwelle mit der zweiten Hohlwelle herzustellen. Nachdem die Synchronität zwischen der ersten Hohlwelle und der zweiten Hohlwelle hergestellt ist, wird das Koppelelement von der einen Hohlwelle an die weitere Hohlwelle übergeben, sodass das Koppelelement mit der weiteren Hohlwelle in Eingriff gebracht wird und von der einen Hohlwelle getrennt wird. Folglich erfolgt beim Verstellen des Lenkrads zwischen der Gebrauchsstellung und der Verstaustellung eine Übergabe des Koppelelements von der einen Hohlwelle an die weitere Hohlwelle. Hierbei wird mittels des Stellantriebs sichergestellt, dass eine jeweilige Ausrichtung des Lenkrads hinsichtlich dessen Drehbewegung reproduzierbar in eine vorgegebene durch das Lenkgetriebe ausgelöste Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs resultiert. Das Übergeben des Koppelelements von der einen Hohlwelle an die weitere Hohlwelle erfolgt durch Bewegen des Koppelelements entlang einer Längserstreckungsrichtung der Lenkstange, wobei die Lenkstange innenseitig der Hohlwellen beim Verstellen geführt wird. In Einbaulage der Lenkeinrichtung in dem Kraftfahrzeug ist die erste Hohlwelle dem Lenkrad zugewandt angeordnet und die zweite Hohlwelle ist auf einer dem Lenkrad abgewandten Seite der ersten Hohlwelle angeordnet. Wird das Lenkrad somit entlang der Längserstreckungsrichtung der Lenkstange auf die erste Hohlwelle zubewegt, dann wird das Koppelelement von der ersten Welle an die zweite Hohlwelle übergeben und somit das Lenkrad hinsichtlich der Kraftübertragung von dem Lenkgetriebe getrennt. Für ein kraftübertragendes Koppeln des Lenkrads mit dem Lenkgetriebe wird das Lenkrad entlang der Längserstreckungsrichtung der Lenkstange von der ersten Hohlwelle wegbewegt, sodass das Koppelelement von der zweiten Hohlwelle an die erste Hohlwelle übergeben wird, wodurch das Koppelelement mit der ersten Hohlwelle kraftübertragend in Eingriff gebracht wird. Folglich ist mittels des Verfahrens das Lenkrad besonders einfach und schnell zwischen der Verstaustellung und der Gebrauchsstellung verstellbar. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. 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.
-
Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Draufsicht einer in einer Gebrauchsstellung angeordneten Lenkeinrichtung für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug mit zwei entlang ihrer Längserstreckungsrichtungen axial aneinander angeordneten innenprofilierten Hohlwellen, welche jeweils über ein Koppelelement einer Lenkstange mit einem Lenkrad kraftübertragend verbindbar sind, wobei über ein Übergeben des Koppelelements von eine Hohlwelle auf die andere der Hohlwellen das Lenkrad von einem Lenkgetriebe entkoppelbar oder koppelbar ist, und
- 2 eine weitere schematische Draufsicht der Lenkeinrichtung, wobei das Lenkrad in einer Verstaustellung angeordnet ist, in welcher das Lenkrad von dem Lenkgetriebe entkoppelt ist.
-
In den Figuren ist eine Lenkeinrichtung 10 für ein autonom betreibbares Kraftfahrzeug dargestellt. Mittels der Lenkeinrichtung 10 ist eine über ein Lenkrad 12 der Lenkeinrichtung 10 in die Lenkeinrichtung 10 eingebrachte Drehbewegung auf ein Lenkgetriebe 14 übertragbar, mittels welchem infolge der Drehbewegung eine Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs auslösbar ist. Bei einem Einbau der Lenkeinrichtung 10 in das autonom betreibbare Kraftfahrzeug soll in einem manuellen Fahrmodus die Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs durch eine Drehbewegung des Lenkrads 12 auslösbar sein, wohingegen in einem autonomen Fahrmodus des Kraftfahrzeugs die Lenkbewegung unabhängig von einer Drehbewegung des Lenkrads 12 sein soll, sodass das Lenkrad 12 beim autonomen Betreiben des Kraftfahrzeugs stillstehend und insbesondere verstaut angeordnet werden kann. Um diese Funktionen zu ermöglichen, ist das Lenkrad 12 im autonomen Fahrmodus von dem Lenkgetriebe 14 entkoppelt. Um im manuellen Modus das Steuern des Kraftfahrzeugs mittels des Lenkrads 12 zu ermöglichen, ist im manuellen Fahrmodus das Lenkrad 12 mit dem Lenkgetriebe 14 gekoppelt.
-
In dem manuellen Fahrmodus ist das Lenkrad 12 in eine Gebrauchsstellung 18 angeordnet, welche in 1 dargestellt ist. In dem autonomen Fahrmodus ist das Lenkrad 12 in einer Verstaustellung 16 angeordnet, welche in 2 dargestellt ist. Bei einem Verstellen des Lenkrads 12 von der Gebrauchsstellung 18 in die Verstaustellung 16 wird das Lenkrad 12 von dem Lenkgetriebe 14 entkoppelt, wohingegen bei einem Verstellen des Lenkrads 12 von der Verstaustellung 16 in die Gebrauchsstellung 18 das Lenkrad 12 mit dem Lenkgetriebe 14 gekoppelt wird. Um das Lenkrad 12 besonders einfach zwischen der Gebrauchsstellung 18, in welcher das Lenkrad 12 mit dem Lenkgetriebe 14 gekoppelt ist, und der Verstaustellung 16, in welcher das Lenkrad 12 von dem Lenkgetriebe 14 entkoppelt ist, zu verstellen, ist die Lenkeinrichtung 10 vorgesehen.
-
Die Lenkeinrichtung 10 weist eine erste innenprofilierte Hohlwelle 20 und eine axial an die erste Hohlwelle 20 anschließende zweite innenprofilierte Hohlwelle 22 auf. Die Hohlwellen 20, 22 sind entlang jeweiliger Mittelachsen der Hohlwellen 20, 22 hintereinander angeordnet. Hierbei sind die Hohlwellen 20, 22 derart angeordnet, dass die Mittelachsen sich zumindest im Wesentlichen gegenseitig überdecken. Die erste innenprofilierte Hohlwelle 20 ist über einen Riemenabtrieb 24 kraftübertragend mit dem Lenkgetriebe 14 verbunden. Das bedeutet, dass eine Drehbewegung der ersten Hohlwelle 20 um deren Mittelachse über den Riemenabtrieb 24 auf das Lenkgetriebe 14 übertragen wird. Über den Riemenabtrieb 24, welcher mit der ersten Hohlwelle 20 und dem Lenkgetriebe 14 verbunden ist, erfolgt die Kraftübertragung vom Lenkrad 12 auf das Lenkgetriebe 14. In dem Lenkgetriebe 14 wird durch die Drehbewegung der ersten Hohlwelle 20 die Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs ausgelöst. Die zweite Hohlwelle 22 ist von dem Lenkgetriebe 14 entkoppelt, sodass eine Drehbewegung der zweiten Hohlwelle 22 um deren Mittelachse unabhängig von einer Lenkbewegung des Kraftfahrzeugs ist.
-
An das Lenkrad 12 anschließend ist eine Lenkstange 26 angeordnet, welche mit dem Lenkrad 12 drehfest verbunden ist. Die Lenkstange 26 weist ein profiliertes Koppelelement 28 auf, welches über jeweilige Innenprofilierungen der Hohlwellen 20, 22 kraftübertragend mit den Hohlwellen 20, 22 in Eingriff bringbar ist. Wird das Lenkrad 12 zwischen der Gebrauchsstellung 18 und der Verstaustellung 16 bewegt, dann wird das Koppelelement 28 innerhalb der Hohlwellen 20, 22 relativ zu den Hohlwellen 20, 22 bewegt. Hierbei wird das Koppelelement 28 entlang der Mittelachsen der Hohlwellen 20, 22 bewegt. Das Koppelelement 28 ist starr mit dem Lenkrad 12 verbunden, sodass eine Drehbewegung des Lenkrads 12 um dessen Mittelachse in eine Drehbewegung des Koppelelements 28 resultiert. Über das Koppelelement 28 ist die Lenkstange 26 in der Verstaustellung 16 des Lenkrads 12 kraftübertragend mit der zweiten Hohlwelle 22 und in der Gebrauchsstellung 18 des Lenkrads 12 kraftübertragend mit der ersten Hohlwelle 20 verbunden. Um das Lenkrad 12 von der in 1 gezeigten Gebrauchsstellung 18 in die in 2 gezeigte Verstaustellung 16 zu verstellen, insbesondere bei einem Umschalten des Kraftfahrzeugs von dem manuellen Fahrmodus in den autonomen Fahrmodus wird das Lenkrad 12 entlang einer Längserstreckungsrichtung der Lenkstange 26 auf die erste Hohlwelle 20 zubewegt. Infolgedessen wird das Koppelelement 28 innerhalb der ersten Hohlwelle 20 auf die zweite Hohlwelle 22 zubewegt. Während des Verstellen des Lenkrads 12 von der Gebrauchsstellung 18 in die Verstaustellung 16 wird das Koppelelement 28 von der ersten Hohlwelle 20 an die zweite Hohlwelle 22 übergeben, wodurch das Lenkrad 12 kraftübertragend von dem Lenkgetriebe 14 entkoppelt wird. In der Verstaustellung 16 ist eine Drehbewegung der ersten Hohlwelle 20 unabhängig von einer Drehbewegung des Lenkrads 12.
-
Um eine sichere Zuordnung einer jeweiligen Ausrichtung des Lenkrads 12 zu einer jeweiligen Einstellung von Rädern des Kraftfahrzeugs über das Lenkgetriebe 14 zu gewährleisten, umfasst die Lenkeinrichtung 10 einen Stellantrieb 30. Mittels des Stellantriebs 30 ist über einen Riemenantrieb 32 die zweite Hohlwelle 22 um ihre Mittelachse drehbar, um die zweite Hohlwelle 22 relativ zur ersten Hohlwelle 20 auszurichten. Das Ausrichten der zweiten Hohlwelle 22 relativ zur ersten Hohlwelle 20 mittels des Stellantriebs 30 ermöglicht zum einen ein glattes und somit verhakungsfreies Übergeben des Koppelelements 28 zwischen den Hohlwellen 20, 22 sowie ein synchrones Ausrichten der Hohlwellen 20, 22 relativ zueinander bei der Übergabe des Koppelelements 28 zwischen den Hohlwellen 20, 22. Mittels des Stellantriebs 30 ist die zweite Hohlwelle 22 in eine gleiche Winkellage wie die erste Hohlwelle 20 drehbar. Des Weiteren ist mittels des Stellantriebs 30 das Lenkrad 12 beim Verstellen von der Gebrauchsstellung 18 in die Verstaustellung 16 über das Koppelelement 28 in eine gewünschte Ausrichtung einstellbar.
-
Für das synchrone Ausrichten der Hohlwellen 20, 22 relativ zueinander mittels des Stellantriebs 30 ist ein Lenkwinkelsensor 34 vorgesehen, mittels welchem ein in dem Lenkgetriebe 14 eingestellter Lenkwinkel ermittelbar ist. Folglich wird für das Ausrichten der Hohlwellen 20, 22 relativ zueinander mittels des Lenkwinkelsensors 34 der in dem Lenkgetriebe 14 eingestellte Lenkwinkel ermittelt und für den Stellantrieb 30 bereitgestellt. Bei Empfangen des mittels des Lenkwinkelsensors 34 ermittelten Lenkwinkels richtet der Stellantrieb 30 die zweite Hohlwelle 22 in Abhängigkeit von dem ermittelten Lenkwinkel relativ zur ersten Hohlwelle 20 aus. An einer Anbindung zwischen dem Riemenabtrieb 24 und dem Lenkgetriebe 14 ist der Lenkwinkelsensor 34 angeordnet, mittels welchem die Winkellage der ersten Hohlwelle 20 ermittelbar ist. Der Lenkwinkelsensor 34 dient als redundantes Element für eine Fahrzeuglenkung. Der Riemenantrieb 32 ist über eine Welle 42 mit dem Stellantrieb 30 und mit der zweiten Hohlwelle 22 verbunden. Alternativ zum Ermitteln des in dem Lenkgetriebe 14 eingestellten Lenkwinkels kann mittels des Lenkwinkelsensors 34 eine Winkellage der ersten Hohlwelle 20 ermittelt und für den Stellantrieb 30 bereitgestellt werden. Mittels des Stellantriebs 30 wird in Abhängigkeit von der ermittelten Winkellage der ersten Hohlwelle 20 die zweite Hohlwelle 22 relativ zur ersten Hohlwelle 20 ausgerichtet um die Hohlwellen 20, 22 synchron zueinander auszurichten.
-
Um ein einfaches und sicheres Verstellen des Lenkrads 12 zwischen der Gebrauchsstellung 18 und der Verstaustellung 16 zu ermöglichen, umfasst die Lenkeinrichtung 10 einen über eine Linearführung 36 geführten Schlitten 38. Vorliegend ist der Schlitten 38 fest mit der Lenkstange 26 verbunden. Der Schlitten 38 ist vorliegend die erste Hohlwelle 20 umschließend relativ zur ersten Hohlwelle 20 führbar. Eine Verstellbewegung des Lenkrads 12 beim Verstellen des Lenkrads 12 zwischen der Verstaustellung 16 und der Gebrauchsstellung 18 ist mittels des über die Linearführung 36 geführten Schlittens 38 stabilisierbar. Um das Lenkrad 12 besonders sicher in der jeweiligen Stellung zu halten, weist der Schlitten 38 eine Verriegelungseinrichtung mit wenigstens einem, vorliegend mehreren Verriegelungselementen 40 auf, mittels welchen der Schlitten 38 relativ zur Linearführung 36 verriegelbar ist, um das Lenkrad 12 in der jeweiligen Stellung zu halten. Am Schlitten 38 sind die Verriegelungselemente 40 angeordnet, die in einer jeweiligen Endlage und somit in der Gebrauchsstellung 18 und der Verstaustellung 16 eine mechanisch feste Verbindung zu einem relativ zu der Lenkeinrichtung 10 fixierten Gegenlager herstellen. Das Verstellen des Lenkrads 12 zwischen der ausgefahrenen Gebrauchsstellung 18 und der eingefahrenen Verstaustellung 16 wird über die Linearführung 36 geführt. Das Verstellen erfolgt durch ein Verfahren des Schlittens 38 entlang der Linearführung 36. Das Verfahren des Schlittens 38 kann über einen Antriebsmotor erfolgen.
-
Das Koppelelement 28, welches auch als Zapfen bezeichnet werden kann, ist über die Lenkstange 26 fest mit dem Lenkrad 12 verbunden. Die Lenkstange 26 wiederum ist um ihre Längserstreckungsrichtung drehbar mit dem Schlitten 38 verbunden. Das Koppelelement 28 ist entlang der Mittelachsen der Hohlwellen 20, 22 in den Hohlwellen 20, 22 und durch die Hohlwellen 20, 22 hindurch bewegbar. Eine äußere Form des Koppelelements 28 und innere Konturen der Hohlwellen 20, 22 korrespondieren miteinander, wodurch ein durchgängiger Kraftschluss zwischen dem Koppelelement 28 und den Hohlwellen 20, 22 sowie eine definierte Winkellage des Lenkrads 12 gewährleistet wird. Das Verstellen des Lenkrads 12 zwischen der Verstaustellung 16 und der Gebrauchsstellung 18 erfolgt wenn die erste Hohlwelle 20 und die zweite Hohlwelle 22 synchron zueinander ausgerichtet sind.
-
Mittels der Lenkeinrichtung 10 ist ein Einfahren und Ausfahren, ein Lenken und ein Ausrichten des Lenkrads 12 für das Einstellen der Verstaustellung 16 durchführbar. Über das Lenkgetriebe 14 ist die Lenkstange 26 am Lenkrad 12 mit einer Fahrzeuglenkung des Kraftfahrzeugs verbindbar.
-
Das mechanische Koppeln und Entkoppeln des Lenkrads 12 von dem Lenkgetriebe 14 bewirkt, dass das Lenkrad 12 stillsteht, wenn es in der Verstaustellung 16 angeordnet ist und sich somit in eine im Bereich des Lenkrads 12 angeordnete Verkleidung des Kraftfahrzeugs integrieren lässt, insbesondere wenn das Kraftfahrzeug autonom gefahren und gesteuert wird. Ist das Lenkrad 12 in der Gebrauchsstellung 18 angeordnet, kann das Kraftfahrzeug manuell über das Lenkrad 12 gelenkt werden.
-
Im Folgenden wird ein Verstellen des Lenkrads 12 von der Gebrauchsstellung 18 in die Verstaustellung 16 beschrieben. In einer beliebigen Winkelstellung des Lenkrads 12 bewegt der Antriebsmotor den Schlitten 38 in Fahrtrichtung, sodass sich das Lenkrad 12 in Fahrzeuglängsrichtung des die Lenkeinrichtung 10 aufweisenden Kraftfahrzeugs nach vorne bewegt. Mittels des Lenkwinkelsensors 34 wird die Winkellage des Lenkrads 12 ermittelt und die ermittelte Winkellage für den Stellantrieb 30 bereitgestellt. Mittels des Stellantriebs 30 wird in Abhängigkeit von der ermittelten Winkellage eine Winkelstellung der zweiten Hohlwelle 22 zu der ersten Hohlwelle 20 synchronisiert. Die Lenkstange 26 wird mit dem Koppelelement 28 über den mit dem Antriebsmotor verbundenen Schlitten 38 in die zweite Hohlwelle 22 geschoben. Wenn das Koppelelement 28 vollständig in die zweite Hohlwelle 22 eingetaucht ist, ist das Lenkrad 12 mechanisch von dem Lenkgetriebe 14 entkoppelt. Mittels des Stellantriebs 30 wird die zweite Hohlwelle 22 anschließend in eine gewünschte Winkellage des Lenkrads 12 für die Verstaustellung 16 gedreht. Das bedeutet, dass das Lenkrad 12 in der Verstaustellung 16 gerade gestellt und in die Verkleidung integriert werden kann, wobei Räder des Kraftfahrzeugs eine fahrspezifische Stellung annehmen. Das Lenkrad 12 bleibt in der Verstaustellung 16 stillstehen, während mittels des Lenkgetriebes 14 die Räder des Kraftfahrzeugs gelenkt werden.
-
Im Folgenden wird eine Funktion des Verstellens des Lenkrads 12 von der Verstaustellung 16 in die Gebrauchsstellung 18 beschrieben. Zum Verstellen des Lenkrads 12 von der Verstaustellung 16 in die Gebrauchsstellung 18 wird mittels des Antriebsmotors der Schlitten 38 entgegen einer Fahrtrichtung beziehungsweise entlang der Fahrzeuglängsrichtung nach hinten in den Fahrzeuginnenraum verschoben. Mittels des Stellantriebs 30 wird die zweite Hohlwelle 22 in eine gleiche Winkellage wie die erste Hohlwelle 20 ausgerichtet. Die Winkellage der ersten Hohlwelle 20 wird mittels des Lenkwinkelsensors 34 ermittelt und entspricht einer Winkellage einer Fahrzeuglenkung beziehungsweise des Lenkgetriebes 14. Die Lenkstange 26 wird mit dem Koppelelement 28 über den mittels des Antriebsmotors angetriebenen Schlitten 38 in die erste Hohlwelle 20 geschoben. Wenn das Koppelelement 28 vollständig in die erste Hohlwelle 20 eingetaucht ist, ist das Lenkrad 12 mechanisch mit dem Lenkgetriebe 14 gekoppelt. Ist das Lenkrad 12 voll ausgefahren und somit in der Gebrauchsstellung 18 angeordnet, ist das Lenkrad 12 in der Gebrauchsstellung 18 mittels der Verriegelungseinrichtung des Schlittens 38 verriegelbar, um eine mechanisch stabile Endlage des Lenkrads 12 zu gewährleisten.
-
Das Lenken des Kraftfahrzeugs mittels des Lenkrads 12 ist nur möglich, wenn das Koppelelement 28 vollständig in der ersten Hohlwelle 20 angeordnet ist. Bei der vollständigen Anordnung des Koppelelements 28 in der ersten Hohlwelle 20 ist das Lenkrad 12 mechanisch mit dem Lenkgetriebe 14 verbunden. Das Kraftfahrzeug kann sowohl gelenkt werden, wenn das Lenkrad 12 in der Verstaustellung 16 angeordnet ist, als auch wenn das Lenkrad 12 in der Gebrauchsstellung 18 angeordnet ist. Insbesondere wird das Kraftfahrzeug bei einer Anordnung des Lenkrads 12 in der Verstaustellung 16 autonom und unabhängig von einer Ausrichtung des Lenkrads 12 gelenkt.
-
Die beschriebene Lenkeinrichtung 10 ermöglicht einen variablen Innenraum des die Lenkeinrichtung 10 aufweisenden autonom betreibbaren Kraftfahrzeugs, wobei der Innenraum für eine erweiterte Nutzung beim autonomen Fahren zur Verfügung steht. Bei einer Anordnung des Lenkrads 12 in der Verstaustellung 16 steht somit ein besonders großer Innenraum des Kraftfahrzeugs für eine Nutzung durch Fahrzeuginsassen zur Verfügung. Das mit der Lenkstange 26 verbundene Lenkrad 12 kann mechanisch mit einer fest am Kraftfahrzeug verbauten Lenkung über das Lenkgetriebe 14 gekoppelt oder entkoppelt werden, sodass ein Steuern des Kraftfahrzeugs mittels des Lenkrads 12 auch in einem Notfall, wie einem Systemausfall möglich ist. Hierdurch kann eine besonders hohe Sicherheit beim Betreiben des Kraftfahrzeugs erreicht werden. Darüber hinaus sind konventionelle Fahrzeuge besonders einfach mit der beschriebenen Lenkeinrichtung 10 ausstattbar.
-
Insgesamt zeigt die Erfindung ein einfahrbares und ausfahrbares Lenkrad 12 mit mechanischer Kopplung und Entkopplung vom Kraftfahrzeug.
-
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
-
- US 2018/0148084 A1 [0002]
