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Vorliegend werden eine Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betrieb eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs beschrieben.
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Lenkvorrichtungen von Kraftfahrzeugen, Kraftfahrzeuge sowie Verfahren zum Betrieb von autonom fahrenden Kraftfahrzeugen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Im Zusammenhang mit autonom fahrenden Kraftfahrzeugen, bei denen die Notwendigkeit eines Eingriffs eines Fahrers zum Fahren des Kraftfahrzeugs reduziert oder in bestimmten Fahrmodi praktisch nicht vorhanden ist, kann eine Anordnung eines Fahrgastraums des Kraftfahrzeugs weitreichender konfigurierbarer als bisher gestaltet werden. Zum Beispiel ist es denkbar, eine Ausrichtung und/oder Position der Sitze zu ändern, da diese nicht mehr unbedingt in Fahrtrichtung ausgerichtet sein müssen. So ist es beispielsweise möglich, die Sitze aufeinander zu zu drehen und/oder die Sitze in langgestreckten, bequemeren Positionen für die Insassen des Kraftfahrzeugs anzuordnen.
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Autonom fahrende Kraftfahrzeuge sind im Allgemeinen in einer manuellen Fahrkonfiguration konfigurierbar, in der ein Fahrer das Kraftfahrzeug unter Verwendung eines Lenkrads fahren kann, und einer automatischen Fahrkonfiguration, in die der Fahrer nicht eingreift und daher das Lenkrad nicht verwendet.
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Es ist außerdem bekannt, ein Lenkrad bereitzustellen, das so konfiguriert werden kann, dass es in der manuellen Fahrkonfiguration leicht zugänglich ist und in der automatischen Fahrkonfiguration freien Raum vor dem Fahrer bietet, wenn das Lenkrad nicht verwendet wird.
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Aus der WO 2017 / 060 149 A1 ist eine Lenkvorrichtung für ein Landfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug oder ein Amphibienfahrzeug oder ein Luftfahrzeug mit einer in Fahrt- oder Flugrichtung liegenden Front bekannt. Hierbei umfasst die Lenkvorrichtung ein um eine Lenkachse drehbares Lenkrad aus wenigstens zwei Lenkradsegmenten und/oder Lenkradhebeln, wobei mindestens ein Lenkradsegment oder mindestens ein Lenkradhebel aus einer ersten Stellung, in welcher die Lenkradsegmente und/oder Lenkradhebel das Lenkrad bilden, in Richtung auf die Front hin umklappbar und in eine zweite Stellung bringbar ist, in welcher das Lenkradsegment und/oder der Lenkradhebel im Wesentlichen parallel zur Lenkachse liegt.
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Nachteilig hieran ist, dass der spezifische Aufbau des zuvor beschriebenen Mechanismus Einschränkungen in der Gestaltungsfreiheit mit sich bringt. Zudem ist ein aufwendiger Antriebsmechanismus notwendig, um das Lenkrad von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu überführen.
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Somit stellt sich die Aufgabe, Lenkvorrichtungen von Kraftfahrzeugen, Kraftfahrzeuge sowie Verfahren zum Betrieb eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine entsprechende Lenkvorrichtung in einer Position, in der sie nicht verwendet wird, kompakter sowie ästhetisch ansprechender ist und zudem konstruktiv einfacher aufgebaut ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1, ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 10 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs gemäß dem nebengeordneten Anspruch 12. Weiterführende Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Nachfolgend wird eine Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs beschrieben, mit einer an einer Lenksäule des Kraftfahrzeugs angeordneten Nabe und einem an der Nabe angeordneten Lenkkranz, wobei der Lenkkranz gegenüber der Nabe bezogen auf eine Neutralstellung der Lenkvorrichtung um eine in Fahrzeugquerrichtung stehende Schwenkachse von einer ersten Stellung, in der der Lenkkranz zumindest überwiegend senkrecht zu einer Lenksäulenachse ausgerichtet ist, zu einer zweiten Stellung, in der der Lenkkranz zumindest überwiegend parallel zur Lenksäulenachse ausgerichtet ist, schwenkbar ist, wobei der Lenkkranz einen starren Rahmen bildet, der oberhalb und unterhalb der Schwenkachse Griffbereiche aufweist, wobei die Lenksäule einen Freiraum für den in zweiter Stellung befindlichen Lenkkranz aufweist.
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Die Neutralstellung im hier genannten Sinne ist die Stellung der Lenkvorrichtung bei Geradeausfahrt. Diese Stellung wird üblicherweise als aufrecht stehend bezeichnet.
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In der Nabe kann ein Airbag angeordnet sein. In der Nabe und/oder im Lenkkranz können Bedienelemente zur Bedienung von Funktionen des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.
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Dadurch, dass der Rahmen starr ist, kann der Lenkkranz als eine homogene Struktur mit unterschiedlichen Griffoptionen oberhalb und unterhalb der Schwenkachse gestaltet werden.
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Der Rahmen kann in einer Ausgestaltung einteilig sein. In einer anderen Ausgestaltung kann der Rahmen aus mehreren Teilen bestehen, die sich durch die Verbindung der Teile zu einem starren Rahmen zusammenfügen.
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Der Verschwenkwinkel zwischen erster und zweiter Stellung kann im Wesentlichen 90 Grad betragen.
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In der ersten Stellung ist die Lenkvorrichtung so konfiguriert, dass sie von einem Fahrer in einem manuellen oder nur teilautomatisierten Fahrmodus benutzt werden kann. Der Fahrer kann den Lenkkranz mit seinen Händen in unterschiedlichen Positionen greifen und die Lenkvorrichtung im oder gegen den Uhrzeigersinn rotieren und damit Lenkeingaben für eine Lenkung des Kraftfahrzeuges vornehmen.
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In der zweiten Stellung ist die Lenkvorrichtung für einen automatisierten Fahrmodus konfiguriert, in dem der Fahrer keine Lenkeingaben vornehmen muss.
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Die Lenkvorrichtung kann mechanisch mit einem Lenkgetriebe des Kraftfahrzeugs verbunden sein oder elektrisch mittels eines Lenkwinkelsensors und einer Steuerung, die auf einen Lenkantrieb wirkt. Im letzteren Falle kann das Lenkrad zur Erzeugung eines realistischen Fahrgefühls angetrieben sein, um einen Lenkwiderstand zu erzeugen.
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Dadurch, dass der Lenkkranz als Ganzes um eine in Fahrzeugquerrichtung stehende Achse von der ersten Stellung in die zweite Stellung geschwenkt werden kann, ist es möglich, eine einfache Kinematik vorzusehen.
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Der Freiraum kann in einer Weiterbildung durch eine Aussparung in der Lenksäule vorgesehen sein.
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In einer anderen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Schwenkachse in Neutralstellung oberhalb einer Lenksäulenachse liegt, wodurch sich hinter der Nabe ein Freiraum schaffen lässt.
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In einer weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zwischen Lenkkranz und Nabe ein Antrieb zum Überführen des Lenkkranzes von der ersten Stellung in die zweite Stellung vorgesehen ist.
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Hierdurch kann automatisch zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung hin- und her gewechselt werden. Diese ist unter anderem dann ein Vorteil, wenn beispielsweise aufgrund einer komplexen Verkehrssituation zügig von einem autonomen Fahrmodus in einen manuellen Fahrmodus gewechselt werden muss, weil dann der Fahrer seine Aufmerksamkeit auf den Verkehr richten kann und nicht mit der Überführung der Lenkvorrichtung von der zweiten Stellung in die erste Stellung abgelenkt ist.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Antrieb in der Nabe angeordnet ist.
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Auf diese Weise kann der Lenkkranz einfacher aufgebaut werden.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Lenkkranz und Nabe mittels wenigstens eines Wälzlagers gekoppelt sind.
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Ein solches Wälzlager kann beispielsweise ein Kugellager, Walzenlager oder Nadellager sein. Das Wälzlager garantiert einen reibungsarmen Wechsel zwischen den unterschiedlichen Konfigurationen der Lenkvorrichtung und eine lange Lebensdauer der Lenkvorrichtung.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Lenkkranz an der Nabe über wenigstens eine Nut und eine in die Nut eingreifende Führung miteinander gekoppelt sind, wobei die Nut Anschläge für die erste Stellung und die zweite Stellung aufweist.
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Der Anschlag kann beispielsweise durch das Ende der Nut oder durch Anschlagelemente in der Nut angegeben sein. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass erste Stellung und zweite Stellung präzise definiert sind. Anschlagelemente können bezüglich ihrer Position einstellbar sein.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Nut am Lenkkranz und wenigstens eine Führung an der Nabe angeordnet ist.
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Die Führung kann beispielsweise als Stift ausgebildet sein.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Lenkkranz einen Bereich oberhalb der Nabe und einen Bereich unterhalb der Nabe umschließt.
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Gemäß dieser Ausgestaltung bildet der Lenkkranz einen geschlossenen Rahmen, der wie ein herkömmliches Lenkrad gestaltet werden kann.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Lenkkranz in der zweiten Stellung eine Kontur der Nabe fortsetzt.
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Somit lässt sich eine homogene, weitgehend geschlossene Erscheinung in der zweiten Stellung erreichen.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Lenksäule motorisch axial verstellbar ist.
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In der zweiten Stellung, in der die Lenkvorrichtung nicht benötigt wird, kann diese somit axial in Fahrtrichtung nach vorne verschoben werden, um möglichst viel Innenraum freizugeben.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
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Betreffend das Kraftfahrzeug kann den Innenraum abhängig vom gewaltigen Fahrmodus entsprechend so konfigurieren, dass der Fahrer und die Passagiere den jeweils maximal möglichen Nutzen haben.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein ausfahrbarer Tisch vorgesehen ist, der bei der Lenkvorrichtung in der zweiten Stellung in ausgefahrenem Zustand die Lenkvorrichtung abdeckt.
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Ein solcher Tisch kann beispielsweise als Abstellflächen dienen, unter anderem, um an dem Tisch zu arbeiten.
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Ein weiterer unabhängiger Gegenstand betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs der vorgenannten Art, wobei bei Wechsel von einem manuellen Fahrmodus in einen autonomen Fahrmodus die Lenkvorrichtung von der ersten Stellung in die zweite Stellung überführt wird.
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Mithilfe eines solchen Verfahrens wird automatisch zwischen den unterschiedlichen Konfigurationen im Innenraum des Kraftfahrzeugs gewechselt.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Lenkvorrichtung an der Lenksäule in Fahrtrichtung nach vorne bewegt wird.
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Hierdurch lässt sich mehr Raum im Innenraum freigeben, wenn die Lenkvorrichtung nicht benötigt wird.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Lenkvorrichtung von einem Lenkgetriebe abgekoppelt wird.
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Hierdurch kann verhindert werden, dass die Lenkvorrichtung bei Lenkeingriffen mitbewegt wird.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Tisch ausgefahren wird.
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Der Tisch kann für den Fahrer des Kraftfahrzeugs einen zusätzlichen Nutzen haben, zum Beispiel zum Arbeiten.
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Ein weiterer unabhängiger Gegenstand betrifft ein Vorrichtung zum Betrieb eines autonom fahrenden Kraftfahrzeugs der zuvor beschriebenen Art, wobei bei eine Fahrmoduswechselvorrichtung vorgesehen ist, um von einem manuellen Fahrmodus in einen autonomen Fahrmodus zu wechseln, wobei Mittel zum Überführen der Lenkvorrichtung von der ersten Stellung in die zweite Stellung im autonomen Fahrmodus vorgesehen sind.
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In einer ersten weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein Antrieb zum Bewegen der Lenkvorrichtung an der Lenksäule in Fahrtrichtung nach vorne vorgesehen ist.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine Kupplung zum Abkoppeln der Lenkvorrichtung von einem Lenkgetriebe vorgesehen ist.
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In einer anderen weiterführenden Ausgestaltung können Mittel zum Ausfahren des Tischs vorgesehen sein.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei zeigen schematisch:
- 1a ein Kraftfahrzeug mit einer Lenkvorrichtung in einer Frontalansicht in einer ersten Stellung;
- 1b die Lenkvorrichtung aus 1a in einer Draufsicht;
- 1c die Lenkvorrichtung aus 1a in einer Seitenansicht;
- 2a eine Lenkvorrichtung in einer Frontalansicht in einer zweiten Stellung;
- 2b die Lenkvorrichtung aus 2a in einer Draufsicht sowie
- 2c die Lenkvorrichtung aus 2a in einer Seitenansicht.
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1a zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einer Lenkvorrichtung 4 in einer Frontalansicht in einer ersten Stellung. Dies ist die Ansicht, die ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 2 auf die Lenkvorrichtung 4 hat.
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In der ersten Stellung der Lenkvorrichtung 4 steht die Lenkvorrichtung 4 im Wesentlichen aufrecht.
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Die Lenkvorrichtung 4 weist eine Nabe 6 auf, die mit einer in 1A nicht sichtbaren Lenksäule verbunden ist.
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An der Nabe 6 ist um eine Schwenkachse R schwenkbar ein Lenkkranz 8 angeordnet. Der Lenkkranz 8 bildet einen geschlossenen Rahmen, der oberhalb der Nabe 6 einen Freiraum 10 und unterhalb der Nabe 6 einen Freiraum 12 umschließt. Durch die Ausgestaltung des Lenkkranzes 8 werden Griffbereiche 14, 16 oberhalb der Schwenkachse R und Griffbereiche 18, 20 unterhalb der Schwenkachse R bereitgestellt.
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Die Verbindung des Lenkkranzes 8 mit der Nabe 6 findet mittels zweier Wälzlager 22, 24 statt.
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Zum Schwenken des Lenkkranzes 8 relativ zur Nabe 6 ist in der Nabe 6 ein Antrieb 26 (gestrichelt dargestellt) vorgesehen.
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1b zeigt die Lenkvorrichtung 4 aus 1a in einer Draufsicht.
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Die Nabe 6 ist so gestaltet, dass die Freiräume 10, 12 des Lenkkranzes 8 an der Nabe 6 vorbei schwenken können.
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1c zeigt die Lenkvorrichtung aus 1a in einer Seitenansicht.
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An dem Lenkkranz 8 ist eine kreisabschnittförmige Nut 28 vorgesehen, in die ein Stift 30 eingreift, der an der Nabe 6 festgelegt ist. Die Länge der Nut 28, hier ein Viertelkreis, definiert den möglichen Verschwenkbereich des Lenkkranzes 8 relativ zu der Nabe 6. Enden der Nut 28 dienen als Anschläge 32, 34. Der Stift 30 liegt in der ersten Stellung an dem Anschlag 32 an.
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Die Nabe 6 ist an einer Lenksäule 36 festgelegt. Die Schwenkachse R ist oberhalb einer Lenksäulenachse L angeordnet. Dadurch kann der Lenkkranz 8 in einen von der Lenksäule 36 unverbauten Bereich verschwenken.
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2a zeigt eine Lenkvorrichtung in einer Frontalansicht in einer zweiten Stellung.
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In dieser Stellung ist der Lenkkranz 8 um 90° mit einer Oberseite, also die Seite, die den Freiraum 10 umschließt, in Fahrtrichtung x nach vorne verschwenkt. Der Lenkkranz 8 baut in der in 2a gezeigten Frontalansicht gegenüber der Nabe 6 nicht mehr auf.
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In dieser zweiten Stellung kann die Lenksäule 36 in Fahrtrichtung x nach vorne verschoben werden.
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2b zeigt die Lenkvorrichtung aus 2a in einer Draufsicht.
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Der Freiraum 10 ist so gestaltet, dass er über die Nabe 6 reicht.
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2c zeigt die Lenkvorrichtung aus 2a in einer Seitenansicht.
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Der Lenkkranz 8 kann nach vorne verschoben werden und ein Tisch 38 kann aufgeklappt werden. Der Stift 30 liegt in der zweiten Stellung an dem Anschlag 34 an.
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Obwohl der Gegenstand im Detail durch Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Lenkvorrichtung
- 6
- Nabe
- 8
- Lenkkranz
- 10
- Freiraum
- 12
- Freiraum
- 14
- Griffbereich
- 16
- Griffbereich
- 18
- Griffbereich
- 20
- Griffbereich
- 22
- Wälzlager
- 24
- Wälzlager
- 26
- Antrieb
- 28
- Nut
- 30
- Führungsstift
- 32
- Anschlag
- 34
- Anschlag
- 36
- Lenksäule
- 38
- Tisch
- x
- Kraftfahrzeuglängsrichtung
- y
- Kraftfahrzeugquerrichtung
- L
- Lenksäulenachse
- R
- Schwenkachse
