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Die Erfindung betrifft eine verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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In der Regel sind Lenksäulen im Pkw manuell oder elektrisch in der Höhe und der Länge verstellbar. Speziell die Längsverstellung wird häufig als ein Teleskop zwischen dem Gehäuse, welches die Schwenkbewegung für die Höhenverstellung ausführt, und dem Teleskoprohr, häufig als Crashrohr oder Führungsrohr bezeichnet, ausgeführt.
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Des Weiteren weisen manche Lenksäulen eine sogenannte Easy-Entry-Funktion auf, welche es ermöglicht, dass ein Lenksäulenkörper der Lenksäule so tief einfahrbar ist, wie es ein Verstellbereich der Lenksäule erlaubt. Der Verstellbereich der Lenksäule weist in der Regel einen Hub von 25 mm bis 35 mm auf.
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Die
DE 10 2008 060 225 B4 offenbart eine verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenksäulenkörper zur Lagerung einer drehbaren Lenkwelle, einem Klemmmechanismus zur Umsetzung einer stufenlosen Verstellbarkeit der Lenkwelle entlang der Längsrichtung des Lenksäulenkörpers und einem Energieabsorptionsmechanismus zur energieverzehrenden Verlagerung der Lenkwelle bei einem Unfall.
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Im Rahmen der Anwendung eines autonomen Fahrbetriebs des Fahrzeugs ist es jedoch wünschenswert, einen größeren Verstellbereich der Lenksäule zu ermöglichen, sodass die Lenksäule und eine daran angebrachte Lenkvorrichtung in einem autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs weitestgehend in einem Armaturenbrett bzw. einer Innenraumverkleidung des Fahrzeugs versenkbar ist.
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Im Falle eines Defekts einer Antriebseinheit zum Verstellen der Lenksäule muss jedoch eine Rückfallebene gewährleistet sein, wobei bei einem Wechsel von einem autonomen Fahrbetrieb in einen manuellen Fahrbetrieb eine mechanische Rückstellung der Lenkvorrichtung durch den Fahrer möglich bleiben muss.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche im Falle eines Defekts einer Antriebseinheit der Lenksäule ein mechanisches Verstellen der Lenksäule ermöglicht.
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Die Aufgabe wird mit einer verstellbaren Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenksäulenkörper zur Lagerung einer drehbaren Lenkwelle, einem in einer Öffnung des Lenksäulenkörpers längsverschiebbar angeordneten Lenksäulenrohr und einem Antrieb zum axialen Verstellen des Lenksäulenrohrs, welcher eine Antriebseinheit, insbesondere eine mit einem Getriebe gekoppelte elektrische Maschine, und einen mit der Antriebseinheit verbundenen Spindeltrieb aufweist, wobei eine entlang dem Spindeltrieb axial bewegbare Spindelmutter mit dem Lenksäulenrohr zum Verstellen des Lenksäulenrohrs gekoppelt ist.
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Die verstellbare Lenksäule umfasst des Weiteren eine Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper, wobei die Anordnung ein mechanisches Betätigungselement aufweist, welches dazu ausgebildet ist, in einer ersten Betriebsstellung den Antrieb am Lenksäulenkörper zu befestigen und in einer zweiten Betriebsstellung den Antrieb vom Lenksäulenkörper zu lösen.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch das Vorsehen der Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper die Möglichkeit zu schaffen, dass der Antrieb umfassend die Antriebseinheit im Falle eines Defekts der Antriebseinheit, bei welchem die Lenkspindel blockiert ist und somit die axial bewegbare Spindelmutter nicht bewegbar ist, von dem Lenksäulenkörper entkoppelbar ist. Aufgrund der Entkoppelbarkeit des Antriebs vom Lenksäulenkörper kann der Antrieb somit in vorteilhafter Weise zusammen mit dem Lenksäulenrohr, mit welchem die Spindelmutter verbunden ist, durch den Fahrer des Fahrzeugs nach Entkoppeln manuell bewegt werden. Somit ist in vorteilhafter Weise auch bei einem Ausfall des Antriebs zum Verstellen des Lenksäulenrohrs die weitere Fahrbarkeit des Fahrzeugs in einem manuellen Fahrbetrieb durch den Fahrer möglich.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Anordnung eine am Lenksäulenkörper befestigte oder mit diesem integral ausgebildete Führungsschiene mit zumindest einem in Längsrichtung ausgebildeten Langloch aufweist, in welchem ein Verbindungselement, das die Spindelmutter und das Lenksäulenrohr verbindet, durchgeführt ist, und wobei die Antriebseinheit mit einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln an einer mit dem Lenksäulenkörper lösbar verbundenen Befestigungsplatte montiert ist. Die lösbare Befestigbarkeit der Befestigungsplatte vom Lenksäulenkörper ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass der Antrieb bzw. die Antriebseinheit im entkoppelten Zustand relativ zur Führungsschiene bewegbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Befestigungsplatte durch einen Bolzen an der Führungsschiene angebracht ist, wobei der Bolzen durch das in der Führungsschiene ausgebildete Langloch und eine in der Befestigungsplatte ausgebildete Öffnung durchgeführt ist, und wobei der Bolzen an einem axialen Endabschnitt mit einer Mutter gesichert ist. Das Durchführen des Bolzens durch die Befestigungsplatte sowie die Führungsschiene ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Verschiebbarkeit des an der Befestigungsplatte angebrachten Antriebs in dem Langloch der Führungsschiene im entkoppelten Zustand der Anordnung.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Anordnung ein mit der Befestigungsplatte fest verbundenes, vorzugsweise verschweißtes, erstes Eingriffselement und das mechanische Betätigungselement aufweist, wobei das mechanische Betätigungselement durch ein zweites Eingriffselement ausgebildet ist, wobei das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement eine Öffnung aufweisen, durch welche der Bolzen durchgeführt ist, wobei das erste Eingriffselement benachbart zu dem zweiten Eingriffselement angeordnet ist, und wobei zwischen dem zweiten Eingriffselement und der Mutter ein Lager, vorzugsweise ein Nadeldrucklager, angeordnet ist. Das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement können durch ihre Positionierung bzw. Anordnung auf dem Bolzen exakt zueinander ausgerichtet werden. Ferner weist das Vorsehen des Nadeldrucklagers den Vorteil auf, dass das zweite Eingriffselement auch im befestigten Zustand des Antriebs am Lenksäulenkörper drehbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das erste Eingriffselement zumindest abschnittsweise plattenförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von an einer Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts angeordneten Vorsprüngen aufweist, wobei das zweite Eingriffselement zumindest abschnittsweise plattenförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von an einer Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts angeordneten Vorsprüngen aufweist, und wobei der plattenförmige Abschnitt des ersten Eingriffselements und der plattenförmige Abschnitt des zweiten Eingriffselements gegenüberliegend angeordnet sind. Aufgrund des Vorsehens der plattenförmigen Abschnitte können die Vorsprünge somit exakt zueinander ausgerichtet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der ersten Betriebsstellung des zweiten Eingriffselements die an der Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts des ersten Eingriffselements angeordneten Vorsprünge und die an der Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts des zweiten Eingriffselements angeordneten Vorsprünge stirnseitig aneinander anliegen. Das stirnseitige Aneinanderanliegen der Vorsprünge des ersten Eingriffselements und des zweiten Eingriffselements bewirkt in vorteilhafter Weise, dass durch die Verschraubung der Anordnung mit Mutter und Bolzen die Antriebseinheit somit in vorteilhafter Weise an der Führungsschiene befestigbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Eingriffselement zu dem ersten Eingriffselement auf dem Bolzen derart drehbar gelagert ist, dass die an der Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts des zweiten Eingriffselements angeordneten Vorsprünge zu den an der Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts des ersten Eingriffselements angeordneten Vorsprüngen derart verschiebbar sind, dass die Vorsprünge des zweiten Eingriffselements in der zweiten Betriebsstellung des zweiten Eingriffselements in zwischen den Vorsprüngen des ersten Eingriffselements ausgebildete Zwischenräume eingreifen. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Reduzierung einer axialen Länge der Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper erreicht werden und der Antrieb somit in der zweiten Betriebsstellung von der Führungsschiene gelöst werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mutter derart vorgespannt ist, dass die Vorsprünge des zweiten Eingriffselements in der zweiten Betriebsstellung des zweiten Eingriffselements in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen des ersten Eingriffselements gedrückt sind. Die Vorspannung der Mutter ermöglicht somit in vorteilhafter Weise, dass nach Drehen des zweiten Eingriffselements in die zweite Betriebsstellung aufgrund der Vorspannung das zweite Eingriffselement in Axialrichtung in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen des ersten Eingriffselements bewegt wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Eingriffselement durch einen Seilzug betätigbar ist, wobei das erste Eingriffselement eine Öffnung zum Befestigen des Seilzugs aufweist, und wobei das zweite Eingriffselement eine Öffnung zum Durchführen eines Seils des Seilzugs aufweist. Das erste Eingriffselement und das zweite Eingriffselement sind somit in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, dass diese eine Befestigung des Seilzugs ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das zweite Eingriffselement einen radialen Vorsprung aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, bei Erreichen der zweiten Betriebsstellung durch das zweite Eingriffselement zum Begrenzen eines Drehwinkels des zweiten Eingriffselements an einen Anschlag des ersten Eingriffselements anzuschlagen. Somit kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass das zweite Eingriffselement überdreht wird und sich somit lediglich von der ersten Betriebsstellung in die zweite Betriebsstellung und zurück bewegen kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Lenksäulenrohr durch ein Mantelrohr ausgebildet ist, wobei die Lenksäule ein in einer Öffnung des Mantelrohrs längsverschiebbar angeordnetes Crashrohr aufweist, und wobei die Lenkwelle in einer Öffnung des Crashrohrs angeordnet ist. Diese Teleskopanordnung bzw. Rohr-in-Rohr-Anordnung ermöglicht in vorteilhafter Weise einen großen Verstellbereich der Lenksäule, wobei der Fahrer durch das Vorsehen der Anordnung zum Befestigen und Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper die Möglichkeit hat, die Teleskopanordnung entlang eines kompletten Verstellbereichs manuell zu bewegen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein axialer Verstellbereich der Lenksäule von einer ersten Fahrposition in eine zweite Fahrposition zumindest 100 mm, vorzugsweise zumindest 300 mm, beträgt. Der Teleskopmechanismus der Lenksäule ermöglicht somit in vorteilhafter Weise eine vollständige Versenkbarkeit des Lenkrads bzw. der Lenkvorrichtung in einem Armaturenbrett bzw. einer Innenraumverkleidung des Kraftfahrzeugs in der zweiten Fahrposition.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer verstellbaren Lenksäule für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Explosionsdarstellung einer Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper der verstellbaren Lenksäule für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Querschnittsansicht der Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper in einer ersten Betriebsposition gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine Querschnittsansicht der Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper in einer zweiten Betriebsposition gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 5 eine schematische Darstellung der Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer verstellbaren Lenksäule für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die verstellbare Lenksäule 1 für das Kraftfahrzeug weist einen Lenksäulenkörper 10 zur Lagerung einer drehbaren Lenkwelle 12 auf. Ferner weist die verstellbare Lenksäule 1 ein in einer Öffnung 10a des Lenksäulenkörpers 10 längsverschiebbar angeordnetes Lenksäulenrohr 14 auf.
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Die Lenksäule 1 weist darüber hinaus einen Antrieb 16 zum axialen Verstellen des Lenksäulenrohrs 14 auf. Der Antrieb 16 weist eine Antriebseinheit 18, insbesondere eine mit einem Getriebe 18a gekoppelte elektrische Maschine 18b, und einen mit der Antriebseinheit 18 verbundenen Spindeltrieb 18c auf.
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Eine entlang des Spindeltriebs 18c axial bewegbare Spindelmutter 18d ist mit dem Lenksäulenrohr 14 zum Verstellen des Lenksäulenrohrs 14 gekoppelt.
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Das Lenksäulenrohr 14 ist durch ein Mantelrohr ausgebildet, wobei die Lenksäule 1 ein in einer Öffnung 14a des Mantelrohrs längsverschiebbar angeordnetes Crashrohr 48 aufweist. Die Lenkwelle 12 ist ferner in einer Öffnung 48a des Crashrohrs 48 angeordnet.
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Ein axialer Verstellbereich V der Lenksäule 1 von einer ersten Fahrposition P1 welche einem manuellen Fahrbetrieb entspricht, in eine zweite Fahrposition P2, welche einem autonomen Fahrbetrieb entspricht, beträgt zumindest 100 mm, vorzugsweise zumindest 300 mm.
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2 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper der verstellbaren Lenksäule für ein Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die (in 2 nicht gezeigte) verstellbare Lenksäule weist ferner eine Anordnung 20 zum Befestigen des Antriebs 16 am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs 16 vom Lenksäulenkörper auf. Die Anordnung 20 weist ein mechanisches Betätigungselement 37 auf. Das mechanische Betätigungselement 37 ist dazu ausgebildet, in einer ersten Betriebsstellung den Antrieb 16 am Lenksäulenkörper zu befestigen und in einer zweiten Betriebsstellung den Antrieb vom Lenksäulenkörper zu lösen.
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Die Anordnung 20 weist eine am Lenksäulenkörper befestigte oder mit diesem integral ausgebildete Führungsschiene 24 mit zumindest einem in Längsrichtung ausgebildeten Langloch 24a auf. In der vorliegenden Ausführungsform weist die Führungsschiene 24 zwei voneinander getrennte Langlöcher auf.
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In dem Langloch 24a ist ein Verbindungselement 24b, das die Spindelmutter 18d und das (in 2 nicht gezeigte) Lenksäulenrohr verbindet, durchgeführt.
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Die Antriebseinheit 18 ist mit einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln 26 an einer mit dem Lenksäulenkörper lösbar verbundenen Befestigungsplatte 28 montiert.
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Die Befestigungsplatte 28 ist durch einen Bolzen 30 an der Führungsschiene 24 angebracht. Der Bolzen 30 ist durch das in der Führungsschiene 24 ausgebildete Langloch 24a und eine in der Befestigungsplatte 28 ausgebildete Öffnung 28a durchgeführt.
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Der Bolzen 30 ist ferner an einem axialen Endabschnitt 30a mit einer Mutter 32 gesichert. Die Anordnung 20 weist ein mit der Befestigungsplatte 28 fest verbundenes, vorzugsweise verschweißtes, erstes Eingriffselement 34 und das mechanische Betätigungselement 37 auf. Das mechanische Betätigungselement 37 ist durch ein zweites Eingriffselement 36 ausgebildet.
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Das erste Eingriffselement 34 und das zweite Eingriffselement 36 weisen jeweils eine Öffnung 34a, 36a auf, durch welche der Bolzen 30 durchgeführt ist, wobei das erste Eingriffselement 34 benachbart zu dem zweiten Eingriffselement 36 angeordnet ist.
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Zwischen dem zweiten Eingriffselement 36 und der Mutter 32 ist ein Lager 38, vorzugsweise ein Nadeldrucklager, angeordnet.
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Das erste Eingriffselement 34 ist zumindest abschnittsweise plattenförmig ausgebildet und weist eine Mehrzahl von an einer Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts 34b angeordneten Vorsprüngen 34c auf.
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Das zweite Eingriffselement 36 ist ebenfalls zumindest abschnittsweise plattenförmig ausgebildet und weist eine Mehrzahl von an einer Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts 36b angeordneten Vorsprüngen 36c auf.
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Der plattenförmige Abschnitt 34b des ersten Eingriffselements 34 und der plattenförmige Abschnitt 36b des zweiten Eingriffselements 36 sind gegenüberliegend angeordnet.
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Das zweite Eingriffselement 36 ist zu dem ersten Eingriffselement 34 auf dem Bolzen 30 derart drehbar gelagert, dass die an der Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts 36b des zweiten Eingriffselements 36 angeordneten Vorsprünge 36c zu den an der Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts 34b des ersten Eingriffselements 34 angeordneten Vorsprüngen 34c derart verschiebbar sind, dass die Vorsprünge 36c des zweiten Eingriffselements 36 in der zweiten Betriebsstellung des zweiten Eingriffselements in zwischen den Vorsprüngen 34c des ersten Eingriffselements 34 ausgebildete Zwischenräume 34d eingreifen.
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3 zeigt eine Querschnittsansicht der Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper in einer ersten Betriebsposition gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In der ersten Betriebsstellung S1 des zweiten Eingriffselements 36 liegen die an der Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts 34b des ersten Eingriffselements 34 angeordneten Vorsprünge 34c und die an der Oberfläche des plattenförmigen Abschnitts 36b des zweiten Eingriffselements 36 angeordneten Vorsprünge 36c stirnseitig aneinander an.
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4 zeigt eine Querschnittsansicht der Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper in einer zweiten Betriebsposition gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Mutter 32 ist derart vorgespannt, dass die Vorsprünge 36c des zweiten Eingriffselements 36 in der zweiten Betriebsstellung S2 des zweiten Eingriffselements 36 in die Zwischenräume 34d zwischen den Vorsprüngen 34c des ersten Eingriffselements 34 gedrückt sind.
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5 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung zum Befestigen des Antriebs am Lenksäulenkörper und zum Lösen des Antriebs vom Lenksäulenkörper gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Das zweite Eingriffselement 36 weist einen radialen Vorsprung 44 auf. Der radiale Vorsprung 44 ist dazu ausgebildet, bei Erreichen der zweiten Betriebsstellung durch das zweite Eingriffselement 36 zum Begrenzen eines Drehwinkels des zweiten Eingriffselements 36 an einen Anschlag 46 des ersten Eingriffselements 34 anzuschlagen.
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Das zweite Eingriffselement 36 ist durch einen Seilzug 40 betätigbar. Das erste Eingriffselement 34 weist eine Öffnung 34e zum Befestigen einer Hülle 42a des Seilzugs 40 auf. Das zweite Eingriffselement 36 weist eine (in 5 nicht gezeigte) Öffnung zum Durchführen eines Seils 42b des Seilzugs 40 auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008060225 B4 [0004]
