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Die Erfindung betrifft eine Lenkhandhabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Beim autonomen Fahren ist es nicht mehr erforderlich, dass die Lenkvorrichtung dem Kraftfahrzeugführer permanent zur Verfügung steht. Aus Komfortgründen und um dem Fahrzeugführer andere Tätigkeiten zu ermöglichen, ist es deshalb zweckmäßig, die Lenkvorrichtung platzsparend zu gestalten.
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Aus der
DE 10 2006 006 995 A1 ist ein Lenkrad für den autonomen Fahrbetrieb bekannt, bei der das Lenkrad eine Basis aufweist, an der um jeweils einen Drehpunkt schwenkbar zwei Abschnitte angelenkt sind.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, eine Lenkhandhabe, insbesondere für den autonomen Fahrbetrieb bereitzustellen, welche eine erhöhte Stabilität aufweist.
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Dieses Problem wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es wird eine Lenkhandhabe für ein motorisiertes Fahrzeug beschrieben, mit mindestens einem Lenkelementsegment, das zum Eingeben eines Lenkwinkels um eine Lenkachse rotierbar ist; mindestens einer Speiche, die fest mit einem Zentralelement der Lenkhandhabe verbunden ist, mindestens einem Schwenkelement, das beweglich gelagert ist und mit dem Zentralelement und dem mindestens einen Lenkelementsegment in Verbindung steht, wobei das mindestens eine Lenkelementsegment um einen Drehpunkt schwenkbar gelagert ist und sich das mindestens eine Lenkelementsegment (in einer Fahrposition) auf einer ersten Seite einer durch die mindestens eine Speiche und die Lenkachse aufgespannten Ebene befindet, wobei sich der Drehpunkt des Schwenkelements (in einer Fahrposition) in der durch die Speiche und die Lenkachse aufgespannten Ebene oder auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite befindet.
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Motorisierte Fahrzeuge können insbesondere Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge oder Luftfahrzeuge sein. Landfahrzeuge sind beispielsweise Kraftfahrzeuge wie Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Wohnmobile. Wasserfahrzeuge können beispielsweise Motorboote und Luftfahrzeuge beispielsweise Flugzeuge sein.
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Eine Lenkhandhabe ist eine Lenkvorrichtung, die zum Eingeben eines Lenkwinkels bestimmt ist. Die Lenkhandhabe kann insbesondere ein (vollkreis- oder halbkreisförmiges) Lenkrad sein. Die Lenkhandhabe weist mindestens ein (verschwenkbares) Lenkelementsegment auf. Die Lenkhandhabe kann optional mindestens ein weiteres (nicht verschwenkbares) Lenkelementsegment aufweisen. Das mindestens eine Lenkelementsegment und das mindestens ein weitere Lenkelementsegment können (einzeln oder zusammen) zum Eingeben eines Lenkwinkels dienen. Ein Lenkelementsegment zum Eingeben eines Lenkwinkels meint insbesondere ein Lenkelementsegment mit dem ein Lenkwinkel des motorisierten Fahrzeugs beeinflusst (vorgeben/ gesteuert) werden kann. Das Eingeben des Lenkwinkels kann beispielsweise aktiv durch eine vom Fahrzeugführer aufgebrachte Kraft oder autonom durch das Fahrzeug erfolgen. Als Lenkwinkel wird insbesondere der Quotient aus Lenkradwinkel und Gesamtlenkübersetzung verstanden. Das Lenkelementsegment ist durch einen Fahrzeuginsassen insbesondere den Fahrzeugführer betätigbar. Das mindestens eine Lenkelementsegment und das mindestens eine weitere Lenkelementsegment können zusammen bspw. einen Lenkradkranz bilden.
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Die Lenkhandhabe weist ein Zentralelement auf. Das Zentralelement kann auch als Nabe der Lenkhandhabe bezeichnet werden und insbesondere eine Lenkradnabe sein. Das Zentralelement ist der Bereich an dem die Speichen der Lenkhandhabe bzw. des Lenkrades zusammenlaufen. Das Zentralelement ist von dem mindestens einen Lenkelementsegment und optional dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment umgeben. Das Zentralelement ist (im Wesentlichen) senkrecht zur Lenkachse und/oder zu Lenksäule angeordnet. Das Zentralelement liegt zum Beispiel in einer Ebene, die (mit Blickrichtung in Richtung Frontscheibe) vor oder hinter der Ebene liegt, in der das weitere Lenkelementsegment verläuft. Das Zentralelement kann (im Wesentlichen) parallel zu der Ebene liegen, in der das weitere Lenkelementsegment verläuft.
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Die gesamte Lenkhandhabe (umfassend zumindest das Zentralelement, die mindestens eine Speiche, das mindestens eine Lenkelementsegment und das mindestens eine Schwenkelement) ist um eine Lenkachse beweglich, insbesondere rotierbar, gelagert. Die Lenkachse ist also die geometrische Achse, um die das Zentralelement und optional das mindestens eine weitere (nicht verschwenkbare) Lenkelementsegment rotiert. Die Lenkachse ist (im Wesentlichen) parallel zur Lenksäule des motorisierten Fahrzeugs. Die Lenkachse ist (im Wesentlichen) senkrecht zum Zentralelement.
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Da die gesamte Lenkhandhabe um die Lenkachse beweglich ist, ist auch das mindestens eine (verschwenkbare) Lenkelementsegment und optional das mindestens eine weitere (nicht verschwenkbare) Lenkelementsegment in der Fahrposition um die Lenkachse rotierbar.
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Dass das mindestens eine Schwenkelement beweglich gelagert ist, meint dass das Schwenkelement an sich in Richtung der Frontscheibe (und/oder der Frontarmatur) und/oder davon weg bewegbar, insbesondere schwenkbar oder klappbar, ist.
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Das weitere Lenkelementsegment ist fest mit der mindestens einen Speiche verbunden ist. Das weitere Lenkelementsegment ist (ausschließlich) um die Lenkachse bewegbar, insbesondere rotierbar gelagert. Das mindestens eine weitere Lenkelementsegment (allein) ist beispielsweise nicht in Richtung der Frontarmatur (des Armaturenbretts) oder der Frontscheibe (Windschutzscheibe) des Fahrzeugs bewegbar oder davon weg bewegbar. Trotzdem kann die gesamte Lenkhandhabe, umfassend das mindestens eine Lenkelementsegment und das mindestens ein weiteres Lenkelementsegment in Richtung der Fronarmatur und/oder der Frontscheibe des Fahrzeugs bewegbar oder davon weg bewegbar sein.
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Die Lenkhandhabe weist mindestens eine Speiche auf. Eine Speiche weist beispielsweise ein Speichenskelett, eine Umschäumung und/oder eine Verkleidung (z.B. eine Lederverkleidung) auf. Die Speiche ist mit dem Zentralelement verbunden. Die Speiche ist ein Element, was beispielsweise radial auf das Zentralelement zuläuft. Die Speiche weist eine Haupterstreckungsrichtung auf. Die Haupterstreckungsrichtung verläuft insbesondere entlang der geometrischen Achse (Haupterstreckungsachse), die auf das Zentralelement zuläuft. Die mindestens eine Speiche kann das Zentralelement mit dem mindestens einen weiteren (nicht verschwenkbaren) Lenkelementsegment verbinden. Als Speiche wird, wenn nicht ausdrücklich als beweglich gelagerte Speiche bezeichnet, eine Speiche verstanden, die fest (nicht lösbar) mit dem Zentralelement und optional fest (nicht lösbar) mit dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment verbunden ist.
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Die Speiche allein ist (ausschließlich) um die Lenkachse bewegbar, insbesondere rotierbar. Die Speiche allein ist beispielsweise nicht in Richtung der Frontscheibe (und/oder der Frontarmatur) oder weg davon bewegbar.
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Die mindestens eine Speiche kann zumindest abschnittsweise gekrümmt ausgebildet sein. Die Krümmung kann insbesondere in Richtung der Frontscheibe und/ oder des Zentralelements hin ausgebildet sein. Die mindestens eine Speiche kann an mehreren Stellen gekrümmt ausgebildet sein. Die Speiche kann L-förmig, U-förmig, V-förmig oder Z-förmig ausgebildet sein. Die Speiche kann mindestens einen Vorsprung aufweisen, der optional eine Halterung für die Antriebswelle bildet. So kann die Speiche beispielsweise auch X-förmig oder V-förmig ausgebildet sein.
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Die Lenkhandhabe weist mindestens ein Schwenkelement auf. Das mindestens eine Schwenkelement ist beweglich gelagert. Das mindestens eine Schwenkelement steht mit dem Zentralelement und dem mindestens einen Lenkelementsegment in Verbindung. Das Schwenkelement kann somit als beweglich gelagerte Speiche verstanden werden.
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Dass das mindestens eine Schwenkelement mit dem mindestens einen (verschwenkbaren) Lenkelementsegment in Verbindung steht meint insbesondere, dass das mindestens eine Schwenkelement lösbar oder nicht lösbar (fest) mit dem mindestens einen Lenkelementsegment verbunden ist. Dass das mindestens eine Schwenkelement mit dem Zentralelement in Verbindung steht meint insbesondere, dass das mindestens eine Schwenkelement direkt oder indirekt (z.B. über eine Antriebswelle) mit dem Zentralelement verbunden ist.
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Das Schwenkelement ist derart beweglich gelagert, dass es zur Frontscheibe des motorisierten Fahrzeuges hin und/oder von der Frontscheibe des motorisierten Fahrzeuges weg bewegbar, insbesondere schwenkbar oder klappbar, ist. Das Schwenkelement (allein) ist in Richtung der Frontscheibe (und/oder der Frontarmatur) und/oder weg davon bewegbar ist.
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Das mindestens eine Schwenkelement kann ein Schwenkarm sein. Das mindestens eine Schwenkelement kann zumindest abschnittsweise gekrümmt ausgebildet sein. Die Krümmung kann insbesondere in Richtung der Frontscheibe und/oder des Zentralelements hin ausgebildet sein. Das mindestens eine Schwenkelement kann an mehreren Stellen gekrümmt ausgebildet sein. Das mindestens eine Schwenkelement kann L-förmig, U-förmig, V-förmig oder Z-förmig ausgebildet sein. Das mindestens eine Schwenkelement kann um die mindestens eine Speiche herum gekrümmt sein.
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Das mindestens eine Schwenkelement verläuft (mit Blickrichtung in Richtung Frontarmatur oder Frontscheibe) zumindest abschnittsweise vor oder hinter der Speiche. Das eine Schwenkelement kann (mit Blickrichtung in Richtung Frontarmatur oder Frontscheibe) zumindest abschnittsweise hinter der Speiche und abschnittsweise (an anderer Stelle) unterhalb oder oberhalb der Speiche verlaufen. Alternativ kann das mindestens eine Schwenkelement (mit Blickrichtung in Richtung Frontarmatur oder Frontscheibe) zumindest abschnittsweise vor der Speiche und abschnittsweise (an anderer Stelle) unterhalb oder oberhalb der Speiche verlaufen.
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Die mindestens eine Speiche und die Lenkachse spannen eine (imaginäre) Ebene auf. So kann beispielsweise eine Speiche und die Lenkachse zusammen eine (imaginäre) Ebene aufspannen. Insbesondere spannen die geometrische Achse, die entlang der Haupterstreckungsrichtung einer Speiche liegt, und die Lenkachse zusammen eine (imaginäre) Ebene auf. Wenn die Speichen auf einer geometrischen Achse liegen, können auch mehrere Speichen zusammen mit der Lenkachse eine (imaginäre) Ebene aufspannen. Diese Ebene verläuft (im Wesentlichen) senkrecht zum Zentralelement. Diese Ebene verläuft (im Wesentlichen) parallel zur Lenksäule.
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Das mindestens eine (verschwenkbare) Lenkelementsegment ist zumindest in der Fahrposition auf einer ersten Seite der durch die mindestens eine Speiche und die Lenkachse aufgespannten Ebene angeordnet. Der Drehpunkt des Schwenkelements liegt in der durch die Speiche und die Lenkachse aufgespannten Ebene oder auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite. Der Drehpunkt kann (im Wesentlichen) auf Höhe des Zentralelements liegen. Das Zentralelement kann in einer Ebene liegen, die (mit Blickrichtung in Richtung Frontscheibe) vor oder hinter der Ebene liegt, in der das mindestens eine Lenkelementsegment in der Fahrposition und optional das weitere Lenkelementsegment verläuft. Es kann beispielsweise ein Öffnungswinkel zwischen dem mindestens einen Lenkelementsegment und dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment von mehr als 90° oder von mehr als 120° erreicht werden.
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Das Schwenkelement ist schwenkbar um eine Schwenkachse. Die Schwenkachse kann entlang der Haupterstreckungsrichtung der Antriebswelle liegen. Die Schwenkachse kann entlang der Haupterstreckungsrichtung der Speiche und/oder (im Wesentlichen) parallel dazu verlaufen. Die Schwenkachse kann innerhalbe, der durch die mindestens eine Speiche und die Lenkachse aufgespannten Ebene, oder (im Wesentlichen) parallel dazu verlaufen. Die Schwenkachse kann auch (im Wesentlichen) parallel zum Zentralelement verlaufen. Im Wesentlichen parallel meint beispielsweise mit einer maximalen Abweichung von 5°, 15° oder 30° in alle Richtungen.
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Das mindestens eine Schwenkelement und die mindestens eine Speiche überlappen einander zumindest abschnittsweise in einem Überlappungsbereich (in jeder Position, die das Schwenkelement einnehmen kann, z.B. in der Fahrposition und/oder Ruheposition). Dabei können Speiche und Schwenkelement in Anlage gelangen. Der Überlappungsbereich der mindestens einen Speiche und des mindestens einen Schwenkelements ist insbesondere in der durch die Speiche und die Lenkachse aufgespannten Ebene angeordnet. Der Überlappungsbereich der mindestens einen Speiche und des mindestens einen Schwenkelements ist räumlich zwischen dem Zentralelement und dem mindestens einen Lenkelementsegment und/oder dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment angeordnet. Die Speiche kann einen Anschlag für das Schwenkelement aufweisen. Der Anschlag kann beispielsweise den Öffnungswinkel zwischen dem einen Lenkelementsegment und dem weiteren Lenkelementsegment begrenzen. Der Anschlag kann beispielsweise auch eine stoßdämpfende Funktion haben.
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Das mindestens eine Schwenkelement und die mindestens eine Speiche können (mit Blickrichtung in Richtung Frontarmatur oder Frontscheibe) einander X-förmig überlappen. Das mindestens eine Schwenkelement und die mindestens eine Speiche können sich (in jeder Position, die das Schwenkelement einnehmen kann) überkreuzen. Die Überlappung oder Überkreuzung bietet eine zusätzliche Stabilität der Speichen und/oder der Lenkhandhabe. Die Überlappung und/oder Überkreuzung von Speiche und Schwenkelement kann zu einer erhöhten Stabilität des einen (verschwenkbaren) Lenkelements führen.
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Es wird beispielsweise eine Lenkvorrichtung für ein motorisiertes Fahrzeug beschrieben, mit mindestens einem durch einen Fahrzeuginsassen betätigbarem Lenkelementsegment und optional mit mindestens einem weiteren Lenkelementsegment zum Eingeben eines Lenkwinkels, mindestens einer Speiche, die fest mit dem Zentralelement und optional fest mit dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment verbunden ist, mindestens einem Schwenkelement, das beweglich (in Richtung der Frontscheibe des motorisierten Fahrzeug) gelagert ist und mit dem Zentralelement und dem mindestens einen Lenkelementsegment in Verbindung steht, wobei sich das mindestens eine Schwenkelement und die mindestens eine Speiche zumindest abschnittsweise überlappen.
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Durch Bewegen des Schwenkelementes geht eine Bewegung des einen (verschwenkbaren) Lenkelementsegments einher, welches mit dem Schwenkelement in Verbindung steht. Das Schwenkelement und das damit verbundene Lenkelementsegment kann (stufenlos) in verschiedene Positionen bewegt, insbesondere verschwenkt, werden. So kann das Schwenkelement und das damit verbundene Lenkelementsegment von einer Fahrposition in eine Ruheposition und umgekehrt bewegt werden. Die Fahrposition ist die Position, in der der Fahrzeuginsasse, insbesondere der Fahrzeugführer, die Lenkhandhabe zum Eingeben eines Lenkwinkels benötigt (also insbesondere während des Fahrbetriebs des motorisierten Fahrzeugs).
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In der Fahrposition liegt das eine Lenkelementsegment in einer Ebene, die (im Wesentlichen) parallel zu der Seite des Zentralelements liegt, die die größte Fläche aufweist. In der Fahrposition liegt das Lenkelementsegment also mit Blickrichtung in Richtung Frontscheibe in einer Ebene, die (im Wesentlichen) parallel zum Zentralelement liegt. In der Ruheposition kann das Lenkelementsegment in einer Ebene liegen, die (im Wesentlichen) senkrecht zu der Seite des Zentralelements liegt, die die größte Fläche aufweist. In der Ruheposition kann das Lenkelementsegment also mit Blickrichtung in Richtung Frontscheibe in einer Ebene liegen, die (im Wesentlichen) senkrecht zum Zentralelement liegt.
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In der Fahrposition kann das eine Lenkelementsegment mit dem weiteren Lenkelementsegment einen kreisförmigen Lenkradkranz bilden. In der Fahrposition kann das eine Lenkelementsegment in der gleichen Ebene liegen, in der das weitere Lenkelementsegment liegt, wohingegen in der Ruheposition das eine Lenkelementsegment nicht in der gleichen Ebene liegt, in der das weitere Lenkelementsegment liegt. Das Schwenkelement kann in eine Ebene (mit Blickrichtung in Richtung Frontscheibe) bewegt werden, die vor oder hinter der Ebene liegt, in der das weitere Lenkelementsegment verläuft. In der Ruheposition kann somit das eine Lenkelementsegment in eine Ebene (mit Blickrichtung in Richtung Frontscheibe) bewegt werden, die vor oder hinter der Ebene liegt, in der das weitere Lenkelementsegment verläuft. Das Schwenkelement kann derart beweglich gelagert sein, dass es zur Frontscheibe des motorisierten Fahrzeuges hin und/oder von der Frontscheibe des motorisierten Fahrzeuges weg bewegbar ist. Zum Beispiel ist in der Ruheposition das eine Lenkelementsegment in Richtung der Frontscheibe geklappt.
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Das eine Lenkelementsegment kann (mindestens) zwei Enden aufweisen. Das eine Lenkelementsegment kann entweder nur an einem seiner Enden oder an zwei oder mehr seiner Enden mit einem Schwenkelement in Verbindung stehen.
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Das Schwenkelement kann mit mindestens einem Schwenkantrieb zum Bewegen des Schwenkelements in Verbindung stehen. Der mindestens eine Schwenkantrieb kann an der Speiche und/oder an dem Zentralelement angeordnet sein. Bei Bedarf können mehrere Schwenkantriebe parallel geschaltet werden. Dadurch kann der notwendige Kraftbedarf des Schwenkvorganges besser abgedeckt werden, um einen ruhigeren Antriebsvorgang zu erhalten oder redundant zu sein.
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Der Schwenkantrieb kann einen Antriebsmotor aufweisen. Der Antriebsmotor kann eine Bewegung der Antriebswelle bedingen. Es können aber auch nichtmotorisierte Schwenkantriebe verwendet werden. Dabei kann der Schwenkantrieb durch einen Fahrzeuginsassen, insbesondere den Fahrzeugführer, bedienbar sein. Die nichtmotorisierte Variante kann Kosten und Gewicht einsparen.
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Der Schwenkantrieb kann eine Antriebswelle aufweisen. Die Antriebswelle kann an dem Zentralelement und/oder der Speiche angeordnet sein. An dem Zentralelement und/oder der Speiche kann beispielsweise eine Halterung für die Antriebswelle angeordnet sein. Alternativ kann das Zentralelement und/oder die Speiche die Halterung ausbilden. Die Antriebswelle kann an der Halterung angeordnet sein, beispielsweise kann sich die Antriebswelle zumindest abschnittweise in die Halterung oder vollständig durch die Halterung hindurch erstrecken. Die Halterung kann ein Kugellager oder Gleitlager aufweisen, in dem die Antriebswelle gelagert ist.
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Der Schwenkantrieb kann ein Getriebe umfassen. Das Getriebe kann (mindestens) ein Zahnrad aufweisen. Das Getriebe kann ein Zahnradgetriebe oder ein Schneckengetriebe sein. Das Zahnradgetriebe kann eine Paarung eines Zahnrades mit einer Zahnstange aufweisen. Der Schwenkantrieb kann also ein Zahnrad und eine mit dem Zahnrad in Kontakt stehende Zahnstange aufweisen. Der Schwenkantrieb kann auch ein Zahnrad und eine mit dem Zahnrad in Kontakt stehende Antriebswelle aufweisen. Das Schneckengetriebe kann eine Paarung einer schraubenförmigen Antriebswelle (Schneckenwelle) und eines Zahnrads (Schneckenrads) aufweisen. Der Schwenkantrieb kann also ein Schneckenrad und eine mit dem Schneckenrad in Kontakt stehende Schneckenwelle aufweisen. Das Getriebe, insbesondere das Zahnradgetriebe oder das Schneckengetriebe, kann von einem (elektrischen) Antriebsmotor angetrieben sein.
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Die Zahnstange kann an dem Zentralelement angeordnet sein. Die Zahnstange kann schräg oder quer zu (der Haupterstreckungsrichtung) der Speiche angeordnet sein. Die Zahnstange kann winkelig zu (der Haupterstreckungsrichtung) der Speiche angeordnet sein. Dass die Zahnstange winkelig zu (der Haupterstreckungsrichtung) der Speiche angeordnet ist, bedeutet, dass die Zahnstange in einem Winkel größer 0°, beispielsweise in einem Winkel von 1° bis 90° oder 45° bis 90°, zu (der Haupterstreckungsrichtung) der Speiche angeordnet ist.
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An dem Zentralelement kann eine Antriebswelle angeordnet sein. Das eine Ende der Antriebswelle kann mit dem Zentralelement und das andere Ende der Antriebswelle kann mit dem Schwenkelement verbunden sein. An, insbesondere auf, der Antriebswelle kann das Getriebe angeordnet sein, welches optional mit dem Antriebsmotor angetrieben wird. Die Antriebswelle erstreckt sich insbesondere durch das Zahnrad hindurch.
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Optional kann der Schwenkantrieb mindestens eine Überlastungskupplung aufweisen.
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An dem mindestens einen Schwenkantrieb kann mindestens ein Sensor (z.B. ein Drehwinkelsensor) angeordnet ist.
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Es kann auch an beiden Enden des Lenkelementsegments je eine Antriebswelle und optional je ein Gleitlager angeordnet sein. Die Antriebswelle kann an ihrem anderen Ende jeweils mit einem Schwenkelement verbunden sein. Die Schwenkelemente wiederum können (auf unterschiedlichen Seiten) an dem Zentralelement angeordnet sein. So kann beispielsweise an zwei (sich gegenüberliegenden) Stellen des Zentralelements das Schwenkelement über eine Paarung eines Zahnrades mit einer Zahnstange mit dem Zentralelement in Verbindung stehen. Alternativ kann ein Schwenkelement an einer Stelle des Zentralelements über eine Paarung eines Zahnrades mit einer Zahnstange mit dem Zentralelement in Verbindung stehen und ein anderes Schwenkelement kann an einer anderen Stelle des Zentralelements (die der einen Stelle gegenüberliegt) über eine Paarung eines Zahnrades mit einer Zahnstange mit dem Zentralelement in Verbindung stehen.
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In einer ersten Ausgestaltung eines Schwenkantriebs kann der Schwenkantrieb eine Paarung eines Zahnrades mit einer Zahnstange aufweisen. So kann an dem Zentralelement eine Zahnstange angeordnet sein und das eine Ende des Schwenkelements kann mit einem Zahnrad in Verbindung stehen (wohingegen an dem anderen Ende des Schwenkelements das Lenkelementsegment angeordnet ist), wobei das Zahnrad mit der Zahnstange in Kontakt steht. Das Zahnrad kann über eine Antriebswelle mit dem einen Ende des Schwenkelements in Verbindung stehen. Das andere Ende der Antriebswelle steht mit dem Schwenkelement in Verbindung. So erstreckt sich beispielsweise die Antriebswelle durch das Zahnrad. Das Zahnrad kann also um die Antriebswelle rotieren. Die Zahnstange kann von dem Antriebsmotor bewegt werden. Die Bewegung der Zahnstange bedingt eine Bewegung des Zahnrades, welche wiederum eine Bewegung der Antriebswelle bedingt. Die Antriebswelle kann optional mit einem Gleitlager und/oder Kugellager in Verbindung stehen. Das Kugellager kann an mindestens einer Halterung angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung eines Schwenkantriebs kann der Schwenkantrieb ein Schneckengetriebe aufweisen. Das Schneckengetriebe kann eine Paarung eines Schneckenrades mit einer Schneckenwelle aufweisen. So kann an dem Zentralelement eine Antriebswelle angeordnet sein. Das eine Ende der Antriebswelle kann mit dem Zentralelement und das andere Ende der Antriebswelle kann mit dem Schwenkelement verbunden sein. An der Antriebswelle ist das Schneckengetriebe angeordnet, welches mit einem Antriebsmotor angetrieben wird. Optional kann an der Antriebswelle eine Überlastungskupplung angeordnet sein. So erstreckt sich beispielsweise die Antriebswelle durch das Schneckenrad (Zahnrad). Die Schneckenwelle steht mit dem Antriebsmotor in Verbindung, der die Schneckenwelle bewegen kann. Die Bewegung der Schneckenwelle bedingt eine Bewegung des Schneckenrades, welche wiederum eine Bewegung der Antriebswelle bedingt.
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Die Lenkhandhabe kann mindestens einen Fixiermechanismus zum Fixieren des mindestens einen Schwenkelements aufweisen. Der Fixiermechanismus zum Fixieren des mindestens einen Schwenkelements kann ein Fixierelement (z.B. einen Bolzen oder eine Sperrklinke) aufweisen. Der Fixiermechanismus kann optional eine Fixieraufnahme und/oder einen Fixiermotor aufweisen.
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Der mindestens eine Fixiermechanismus kann beispielsweise in der Fahrposition das mindestens eine Schwenkelement fixieren. Der mindestens eine Fixiermechanismus kann beispielsweise das mindestens eine Schwenkelement an der mindestens einen Speiche und/oder dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment fixieren. Der mindestens eine Fixiermechanismus kann beispielsweise das mindestens eine Schwenkelement in der Fahrposition und/oder in der Ruheposition fixieren.
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Der mindestens eine Fixiermechanismus kann an der Antriebswelle und/oder an dem Schwenkelement angeordnet sein. Der mindestens eine Fixiermechanismus kann ein Fixierelement, insbesondere einen Bolzen oder eine Sperrklinke, aufweisen. Das mindestens eine Fixierelement kann die Antriebswelle (in der Fahrposition) fixieren.
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Das Fixierelement kann durch einen Fixiermotor in eine Fixieraufnahme bewegt werden kann, um in eine Fixierposition zu gelangen. Der Fixiermotor und das Fixierelement können an der Speiche angeordnet sein, wohingegen die Fixieraufnahme an dem Schwenkelement angeordnet sein kann. Alternativ können aber auch der Fixiermotor und das Fixierelement an dem Schwenkelement angeordnet sein, wohingegen die Fixieraufnahme an der Speiche angeordnet sein kann. In einer anderen Ausgestaltung kann das Fixierelement an dem einen Lenkelementsegment angeordnet sein und die Fixieraufnahme an dem einen weiteren Lenkelementsegment oder umgekehrt.
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So kann ein Lenkelementsegment an seinen zwei Enden jeweils mit einem Schwenkelement in Verbindung stehen, wobei jedes Schwenkelement durch jeweils einen Fixiermechanismus fixierbar sein kann. Hierdurch lässt sich eine beidseitige Fixierung des mindestens einen Schwenkelements erreichen, wodurch eine höhere Stabilität des mit dem Schwenkelement verbundenen Lenkelementsegments erzielt wird.
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Der Fixiermechanismus kann ein magnetischer, elektromagnetischer, elektrischer, pneumatischer, motorischer, elektromechanischer und/oder mechanischer Fixiermechanismus sein. Der Fixiermechanismus kann beispielsweise ein magnetischer Fixiermechanismus sein, der einen Magneten, insbesondere Dauermagneten, aufweist, der mit einem Fixierelement koppelbar oder gekoppelt ist.
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Der Fixiermechanismus kann einen Fixiermotor aufweisen. Es können aber auch nichtmotorisierte Fixiermechanismen verwendet werden.
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In der Fahrposition ist die mindestens eine Antriebswelle durch den Fixiermechanismus (in ihrer Rotation) blockiert. Um das Schwenkelement (z.B. in der Ruheposition) verschwenken zu können, muss die Fixierung der Antriebswelle gelöst werden. Dies kann manuell durch den Fahrzeuginsassen, insbesondere den Fahrzeugführer, oder halbautomatisch oder vollautomatisch, z.B. ausgelöst durch einen Aufprall, erfolgen. Die Dauer der Schwenkbewegung von der Fahrposition bis zur Erreichung der vorgesehenen Ruheposition kann zwischen zwei Sekunden und drei Minuten liegen.
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Eine Ausgestaltung eines Fixiermechanismus kann als Fixierelement einen Bolzen aufweisen. Das Fixierelement kann das mindestens eine Schwenkelement an der mindestens einen Speiche fixieren. Der Bolzen kann in einer (z.B. an der Speiche angeordnete) Fixieraufnahme, fixiert werden.
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In einer anderen Ausgestaltung kann das Fixierelement als Rastklinke ausgebildet sein. Die Rastklinke kann die Antriebswelle in der Fahrposition blockieren. In der Ruheposition kann die Rastklinke von der Antriebswelle weg bewegt werden und damit die Antriebswelle zur Rotation frei gegeben.
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Die Antriebswelle kann in einer Lagerbuchse angeordnet sein, welche zur Führung und Positionierung der Antriebswelle dient. Die Lagerbuchse enthält vorzugsweise einen für die Funktion geeigneten Kunststoff oder ist aus diesem hergestellt. Die Lagerbuchse kann aber auch ein Metall oder eine Legierung mit Lagereigenschaften enthalten oder aus diesem gebildet sein. Neben der Führungsfunktion hat die Lagerbuchse auch eine Gleitfunktion und kann auch zur Geräuschminimierung beitragen.
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Jeder der genannten Schwenkantriebe kann beliebig mit mindestens einem der genannten Fixiermechanismen kombiniert werden.
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Der mindestens eine Fixiermechanismus kann mindestens eine Fixierüberwachung aufweisen, die erfasst, ob das Schwenkelement fixiert ist oder nicht. Diese Fixierüberwachung kann z.B. mindestens einen Hallsensor aufweisen. Die Fixierüberwachung (z.B. ein Hallsensor) kann an dem Fixiermechanismus angeordnet sein, z.B. an einem Halteblech.
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Die Lenkhandhabe kann mindestens eine Öffnungsüberwachung zur Überwachung des Öffnungswinkels zwischen dem mindestens einen Lenkelementsegment und dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment aufweisen. Die Öffnungsüberwachung kann z.B. einen Drehwinkelsensor bzw. Drehwinkelmesser aufweisen. Der Öffnungswinkel zwischen dem einen Lenkelementsegment und dem weiteren Lenkelementsegment ist in der Ruheposition größer als in der Fahrposition.
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Die Lenkhandhabe kann ein Potentiometer, beispielsweise ein Drehpotentiometer, aufweisen.
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Da zwischen dem mindestens einen Lenkelementsegment und dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment (in der Fahrposition) ein Freiraum, beispielsweise ein Spalt, vorhanden sein kann, kann die Lenkhandhabe einen Klemmschutz zum Schutz von einem Fahrzeuginsassen, insbesondere dem Fahrzeugführer, aufweisen. Dieser verhindert, dass sich der Fahrzeuginsasse in dem Freiraum, der (in der Fahrposition) zwischen dem mindestens einen Lenkelementsegment und dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment vorhanden ist, einklemmen kann. Der Klemmschutz kann an dem mindestens einen Lenkelementsegment und/oder dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment, insbesondere an einem Ende des mindestens einen Lenkelementsegments und/oder des mindestens einen weiteren Lenkelementsegments, angeordnet sein. Der Klemmschutz kann (in der Fahrposition) derart angeordnet sein, dass er den Freiraum zwischen dem mindestens einen Lenkelementsegment und dem mindestens einen weiteren Lenkelementsegment überdeckt (verdeckt).
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Eine der vorgenannten Lenkhandhaben kann in einem motorisierten (z.B. elektrisch angetriebenen) Fahrzeug angeordnet sein. Es wird somit auch ein motorisiertes (z.B. elektrisch angetriebenes) Fahrzeug mit einer der vorgenannten Lenkhandhaben beschrieben. Auch wird ein (voll- oder teil-) autonomes Fahrzeug mit einer der vorgenannten Lenkvorrichtungen beschrieben.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Lenkhandhabe;
- 2A eine Lenkhandhabe mit einem Schwenkantrieb und einem Fixiermechanismus in einer Fahrposition;
- 2B die Lenkhandhabe aus 2A in einer Ruheposition;
- 3 eine Detailansicht eines Drehpotentiometers aus 2A;
- 4A eine Detailansicht des Schwenkantriebs aus 2A;
- 4B eine Schnittzeichnung durch den Schwenkantrieb aus 4A;
- 5A eine Detailansicht des Fixiermechanismus aus 2A;
- 5B eine Schnittzeichnung durch den Fixiermechanismus aus 5A;
- 5C eine weitere Schnittzeichnung durch den Fixiermechanismus aus 5A;
- 6A eine andere Ausgestaltung einer Lenkhandhabe mit einem anderen Schwenkantrieb und einem anderen Fixiermechanismus in einer Fahrposition;
- 6B die Vorderansicht der Lenkhandhabe aus 6A in einer Ruheposition;
- 6C die Rückansicht der Lenkhandhabe aus 6A in einer Ruheposition;
- 7 eine Detailansicht des Schwenkantriebs und Fixiermechanismus aus 6A;
- 8 eine andere Ansicht des Schwenkantriebs und Fixiermechanismus aus 7;
- 9 eine weitere Ansicht des Schwenkantriebs und Fixiermechanismus aus 7;
- 10A eine Detailansicht des Schwenkantriebs und Fixiermechanismus aus 9 ohne Schwenkelement in einer Fixierposition;
- 10B eine Detailansicht des Schwenkantriebs und Fixiermechanismus aus 9 ohne Schwenkelement in einer Freigabeposition;
- 11A eine weitere Detailansicht des Schwenkantriebs und Fixiermechanismus aus 10A ohne Speiche in einer Fixierposition;
- 11 B eine Explosionszeichnung des Schwenkantriebs und Fixiermechanismus aus 11 A.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Lenkhandhabe 1 für ein motorisiertes Fahrzeug in einer Fahrposition. Die Lenkhandhabe 1 weist ein Lenkelementsegment 21 und ein weiteres Lenkelementsegment 22 zum Eingeben eines Lenkwinkels auf, die hier zusammen einen Lenkradkranz ausbilden. Zwischen dem einen Lenkelementsegment 21 und dem weiteren Lenkelementsegment 22 befindet sich ein Freiraum 6, z.B. ein Spalt. Die Lenkhandhabe 1 besitzt ein Zentralelement 5, was von dem einen Lenkelementsegment 21 und dem einen weiteren Lenkelementsegment 22 umgeben ist. Die Lenkhandhabe 1 weist zwei Speichen 3 auf, die jeweils fest mit dem Zentralelement 5 und dem einen weiteren Lenkelementsegment 22 verbunden sind. Die Lenkhandhabe 1 umfasst zudem zwei Schwenkelemente 4, die beweglich gelagert sind und jeweils mit dem Zentralelement 5 und dem einen Lenkelementsegment 21 verbunden sind. In der dargestellten Draufsicht überlappen bzw. überkreuzen sich jeweils eine Speiche 3 und ein Schwenkelement 4 in einem Überlappungsbereich 7. Der Überlappungsbereich 7 ist dabei räumlich zwischen dem Zentralelement 5 und den Lenkelementsegmenten 21, 22 angeordnet.
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In 2A und 2B ist eine Lenkhandhabe 1 mit einem Schwenkantrieb 8 und einem Fixiermechanismus 9 dargestellt. Zwischen dem einen Lenkelementsegment 21 (hier das untere Lenkradkranzsegment) und dem weiteren Lenkelementsegment 22 (hier das obere Lenkradkranzsegment), die zum Eingeben eines Lenkwinkels um eine Lenkachse rotierbar gelagert sind, befindet sich ein Freiraum 6. Das Zentralelement 5 ist von dem einen Lenkelementsegment 21 und dem weiteren Lenkelementsegment 22 umgeben. Die Lenkhandhabe 1 weist zwei Speichen 3 auf, die jeweils mit dem Zentralelement 5 und dem einen weiteren Lenkelementsegment 22 verbunden sind. Die Speiche 3 kann zudem einen Anschlag für das Schwenkelement 4 aufweisen.
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Die Lenkhandhabe 1 umfasst zudem zwei Schwenkelemente 4, die beweglich gelagert sind und jeweils mit dem Zentralelement 5 und dem einen Lenkelementsegment 21 verbunden sind. Das Lenkelementsegment 21 ist also an seinen zwei Enden jeweils mit einem Schwenkelement 4 verbunden, welches jeweils mit dem Zentralelement 5 in Verbindung steht.
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Die Lenkhandhabe 1 weist einen Schwenkantrieb 8 zum Bewegen des Schwenkelements 4 auf, der mit dem Schwenkelement 4 in Verbindung steht. An einem der beiden Schwenkelemente 4 kann der Schwenkantrieb 8 und an dem anderen Schwenkelement 4 ein Drehpotentiometer 13 angeordnet sein.
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Die mindestens eine Speiche 3 (insbesondere die geometrische Achse die entlang der Haupterstreckungsrichtung H der mindestens einen Speiche 3 liegt) und die Lenkachse L spannen zusammen eine (imaginäre) Ebene E auf. Dabei ist in der Fahrposition das Lenkelementsegment 21, welches mit den Schwenkelementen 4 verbunden ist, auf einer ersten Seite A der durch die Speichen 3 und die Lenkachse L aufgespannten Ebene E angeordnet. Das Lenkelementsegment 21, welches mit den Schwenkelementen 4 verbunden ist, ist um einen Drehpunkt 19 schwenkbar gelagert, der sich auf einer der ersten Seite A gegenüberliegenden Seite B der durch die Speichen 3 und die Lenkachse L aufgespannten Ebene E befindet. Das Lenkelementsegment 21 ist auch um eine Schwenkachse S schwenkbar gelagert, die sich hier auf einer der ersten Seite A gegenüberliegenden Seite B der durch die Speichen 3 und die Lenkachse L aufgespannten Ebene E befindet. Die Schwenkachse S ist (im Wesentlichen) parallel zu der durch die Speichen 3 und die Lenkachse L aufgespannten Ebene E angeordnet. Die Schwenkachse S verläuft entlang der Haupterstreckungsrichtung der Antriebswelle 84.
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An dem Zentralelement 5 kann zudem ein Drehwinkelmesser 12 zur Überwachung des Öffnungswinkels zwischen dem einen Lenkelementsegment 21 und dem weiteren Lenkelementsegment 22 angeordnet sein.
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Der Schwenkantrieb 8 weist hier ein Zahnradgetriebe und eine Antriebswelle 84 auf. Das Zahnradgetriebe umfasst ein Zahnrad 83 und eine mit dem Zahnrad 83 in Kontakt stehende Zahnstange 82. Die Antriebswelle 84 besitzt zwei Enden, wobei ihr eines Ende mit dem Zahnrad 83 und ihr anderes Ende mit dem Schwenkelement 4 verbunden ist. Das Zahnrad 83 ist dabei auf der Antriebswelle 84 angeordnet. Die Zahnstange 82 ist an dem Zentralelement 5 angeordnet, insbesondere in einem Winkel von ca. 90° zur Speiche 3. Der Schwenkantrieb 8 weist zudem einen (elektrischen) Antriebsmotor 87 auf, der mit der Zahnstange 82 in Kontakt steht und eine Bewegung der Zahnstange 82 bewirken kann. Durch die Bewegung der Zahnstange 82 wird das Zahnrad 83 bewegt, wodurch die Antriebswelle 84 und das damit verbundene Schwenkelement 4 bewegt wird, was wiederum zu einer Bewegung des an das Schwenkelement 4 gebundenen Lenkelementsegments 21 führt.
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Die Lenkhandhabe 1 weist zwei Fixiermechanismen 9 auf, die jeweils das Schwenkelement 4 an der Speiche 3 fixieren können. Das eine Lenkelementsegment 21 ist also an seinen zwei Enden jeweils mit einem Schwenkelement 4 verbunden, wobei jedes Schwenkelement 4 durch jeweils einen Fixiermechanismus 9 fixierbar ist. Der jeweilige Fixiermechanismus 9 umfasst ein Fixierelement 91, eine Fixieraufnahme 92 und einen Fixiermotor (nicht sichtbar). Das Fixierelement 91 ist hier als Bolzen ausgebildet, der durch einen Fixiermotor (nicht sichtbar). in eine Fixieraufnahme 92 (hier einen Fixierbügel oder eine Fixieröse) bewegt werden kann, um in eine Fixierposition zu gelangen. Der Bolzen ist in einer Gleithülse gelagert. Der Fixiermotor (nicht sichtbar) und das Fixierelement 91 sind an der Speiche 3 angeordnet, wobei die Fixieraufnahme 92 an dem Schwenkelement 4 angeordnet ist. Das eine Lenkelementsegment 21 ist also an seinen zwei Enden jeweils mit einem Schwenkelement 4 verbunden, wobei jedes Schwenkelement 4 durch jeweils einen Fixiermechanismus 9 fixierbar ist.
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Der Fixiermechanismus 9 kann zudem eine Fixierüberwachung 11, z.B. in Form eines Hall-Sensors aufweisen, die bspw. an einem Halteblech 15 angeordnet ist.
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Um das Schwenkelement 4 (z.B. in die Ruheposition) verschwenken zu können, muss die Fixierung der Antriebswelle 84 gelöst werden. Dies kann manuell durch den Fahrzeuginsassen, insbesondere den Fahrzeugführer, oder automatisch, z.B. ausgelöst durch einen Aufprall, erfolgen.
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Die Lenkhandhabe 1 kann einen Klemmschutz 14 zum Schutz von einem Fahrzeuginsassen, insbesondere dem Fahrzeugführer, aufweisen. Dieser verhindert, dass sich der Fahrzeuginsasse in dem Freiraum 6, der (in der Fahrposition) zwischen dem einen Lenkelementsegment 21 und dem einen weiteren Lenkelementsegment 22 vorhanden ist, einklemmen kann. Der Klemmschutz 14 ist hier an dem einen Lenkelementsegment 21 angeordnet.
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In 2A ist die Lenkhandhabe 1 in der Fahrposition dargestellt. In der Fahrposition bilden das eine Lenkelementsegment 21 und das weiteres Lenkelementsegment 22 zusammen den Lenkradkranz aus. In der Fahrposition überlappen jeweils eine Speiche 3 und ein Schwenkelement 4 in einem Überlappungsbereich 7. Das Fixierelement 91 kann das Schwenkelement 4 in der Fahrposition in einer Fixierposition fixieren, wodurch letztlich auch die Antriebswelle 84 des Schwenkantriebs 8 fixiert ist (bspw. in ihrer Rotation blockiert ist). In der Fahrposition fixiert das Fixierelement 91 des Fixiermechanismus 9 in einer Fixierposition das mindestens eine Schwenkelement 4 an der mindestens einen Speiche 3. Dadurch ist auch das Lenkelementsegment 21, welches mit dem Schwenkelement 4 verbunden ist, in der Fahrposition und/oder der Fixierposition fixiert.
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In 2B ist die Lenkhandhabe 1 in der Ruheposition dargestellt. In der Ruheposition ist das eine Lenkelementsegment 21 und das damit verbundene Schwenkelement 4 in Richtung der Frontscheibe verschwenkt (geklappt). Auch in der Ruheposition überlappen sich jeweils eine Speiche 3 und ein Schwenkelement 4 in einem Überlappungsbereich 7. Das Fixierelement 91 kann das Schwenkelement 4 in der Freigabeposition für eine Bewegung freigeben, wodurch letztlich auch die Antriebswelle 84 des Schwenkantriebs 8 wieder freigegeben ist (bspw. in ihrer Rotation nicht mehr blockiert ist). In der Ruheposition fixiert das Fixierelement 91 des Fixiermechanismus 9 das mindestens eine Schwenkelement 4 nicht mehr an der mindestens einen Speiche 3. Das Fixierelement 91 befindet sich dann in einer Freigabeposition. Dadurch ist auch das eine Lenkelementsegment 21, welches mit dem Schwenkelement 4 verbunden ist, bewegbar.
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In 3 ist eine Detailansicht eines Drehpotentiometers 13 aus 2A für die Drehwinkelmessung zu sehen. Die Halterung 16 für das Drehpotentiometer 13 kann an dem Zentralelement 5 angeordnet sein und ein Kugellager 20 aufweisen, in dem das Drehpotentiometer 13 beweglich gelagert ist. Das Drehpotentiometer 13 kann mit einem Schwenkelement 4 verbunden sein.
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In 4A ist eine Detailansicht des Schwenkantriebs 8 aus 2A dargestellt. Die Antriebswelle 84 kann sich durch eine Halterung 16 erstrecken. Die Halterung 16 ist am Zentralelement 5 angeordnet und hält die Antriebswelle 84. Das Zahnrad 83 ist dabei an einem Ende der Antriebswelle 84 angeordnet und steht im Kontakt mit einer Zahnstange 82, die an dem Zentralelement 5 angeordnet ist. Das andere Ende der Antriebswelle 84 ist mit dem Schwenkelement 4 verbunden. Der Antriebsmotor 87 für den Schwenkantrieb 8 kann an dem Zentralelement 5 angeordnet sein. Der Antriebsmotor 87 kann eine Gewindestange aufweisen, die im Kontakt mit einer Mitnehmerklinke 17 für die Zahnstange 82 steht. Der Antriebsmotor 87 kann also die Mitnehmerklinke 17 bewegen, welcher eine Bewegung der Zahnstange 82 bewirkt. Durch die Bewegung der Zahnstange 82 wird das Zahnrad 83 bewegt, wodurch die Antriebswelle 84 und das damit verbundene Schwenkelement 4 und das mit dem Schwenkelement 4 verbundene Lenkelementsegment 21 bewegt werden.
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In 4B ist eine Schnittzeichnung durch den Schwenkantrieb 8 aus 4A gezeigt. Die Antriebswelle 84 ist an ihrem einen Ende mit dem Zahnrad 83 und am ihrem anderen Ende mit dem Schwenkelement 4 verbunden. Die Schwenkachse S liegt entlang der Haupterstreckungsrichtung der Antriebswelle 84. An dem Zentralelement 5 ist eine Halterung 16 für die Antriebswelle 84 angeordnet. Die Halterung 16 weist ein Kugellager 20 auf, in dem die Antriebswelle 84 gelagert ist.
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In 5A ist eine Detailansicht des Fixiermechanismus 9 aus 2A in der Fixierposition dargestellt. Das Fixierelement 91 fixiert das Schwenkelement 4 in der Fixierposition an der einen Speiche 3, wodurch auch das Lenkelementsegment 21, welches mit dem Schwenkelement 4 verbunden ist, in der Fixierposition fixiert ist. Das Fixierelement 91 ist hier als ein Bolzen ausgebildet. Das Fixierelement 91 greift dabei in eine Fixieraufnahme 92, die hier als eine Fixieröse ausgebildet ist. Dabei kann das Fixierelement 91 an der einen Speiche 3 angeordnet sein, wohingegen die Fixieraufnahme 92 an dem Schwenkelement 4 angeordnet sein kann. Der Fixiermechanismus 9 kann zudem eine Fixierüberwachung 11 bspw. in Form eines Hall-Sensors aufweisen, die bspw. an einem Halteblech 15 angeordnet ist. Die Fixierüberwachung 11 kann die Position des Fixierelements 91 erfassen. So kann zum Beispiel ein Sensor erfassen, ob sich das Fixierelement 91 in der Fixieraufnahme 92 befindet oder nicht. Da sich zwischen dem einen Lenkelementsegment 21 und dem weiteren Lenkelementsegment 22 ein Freiraum 6 befindet, ist an dem einen Lenkelementsegment 21 der Klemmschutz 14 angeordnet.
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In 5B ist eine Schnittzeichnung durch den Fixiermechanismus 9 aus 5A zu sehen, ohne die Fixierüberwachung. Dabei ist zu erkennen, dass an dem Bolzen seitlich ein Stift angeordnet ist, dessen Position sich mit der Position des Bolzen mitverlagert, wobei diese von der nichtdargestellten Fixierüberwachung erfasst werden kann. Der Fixiermechanismus 9 kann ein Gehäuse 10 aufweisen, in dem das Fixierelement 91 und der Fixiermotor 93 angeordnet sind. Das Gehäuse 10 kann eine Aussparung für den seitlich am Bolzen angeordneten Stift aufweisen. Das Fixierelement 91 ist an der einen Speiche 3 angeordnet, welche mit dem weiteren Lenkelementsegment 22 verbunden ist. Die Fixieraufnahme 92 ist an dem Schwenkelement 4 angeordnet, welches mit dem einen verschwenkbaren Lenkelementsegment 21 in Verbindung steht. Der Klemmschutz 14 ist hier an dem einen verschwenkbaren Lenkelementsegment 21 angeordnet.
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In 5C ist eine andere Schnittzeichnung durch den Fixiermechanismus 9 aus 5A zu sehen. Hierbei ist zu erkennen, dass das Fixierelement 91 (hier der Bolzen) in einem Gleitlager oder einer Gleithülse gelagert ist. Die Fixieraufnahme 92 kann ebenfalls eine Gleithülse aufweisen, in oder durch die sich das Fixierelement 91 in der Fixierposition erstrecken kann. Der Fixiermotor 93 steht mit dem Fixierelement 91 in Verbindung und kann dieses in Richtung der Fixieraufnahme 92, die an der Speiche 3 angeordnet sein kann, bewegen. Der Fixiermotor 93 kann ein Gewinde aufweisen, welches mit dem Fixierelement 91 verbunden ist. Das Gehäuse 10 kann an einem Halter angeordnet sein, welcher beispielsweise an der Speiche 3 angeordnet ist. Die Fixieraufnahme 92 ist an dem Schwenkelement 4 angeordnet, welches mit dem einen verschwenkbaren Lenkelementsegment 21 in Verbindung steht. Der Klemmschutz 14 ist hier an dem einen verschwenkbaren Lenkelementsegment 21 angeordnet.
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In den 6A, 6B und 6C ist eine Lenkhandhabe 1 mit einem anderen Schwenkantrieb 8 und einem anderen Fixiermechanismus 9 dargestellt. Zwischen dem einen Lenkelementsegment 21 (hier das untere Lenkradkranzsegment) und dem weiteren Lenkelementsegment 22 (hier das obere Lenkradkranzsegment), die zum Eingeben eines Lenkwinkels um eine Lenkachse L rotierbar gelagert sind, befindet sich ein Freiraum 6. Das Zentralelement 5 ist von dem einen Lenkelementsegment 21 und dem weiteren Lenkelementsegment 22 umgeben. Die Lenkhandhabe 1 weist zwei Speichen 3 auf, die jeweils mit dem Zentralelement 5 und dem einen weiteren Lenkelementsegment 22 verbunden sind.
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Die Lenkhandhabe 1 umfasst zudem zwei Schwenkelemente 4, die beweglich gelagert sind und jeweils mit dem Zentralelement 5 und dem einen Lenkelementsegment 21 verbunden sind. Das Lenkelementsegment 21 ist also an seinen zwei Enden jeweils mit einem Schwenkelement 4 verbunden, welches jeweils mit dem Zentralelement 5 in Verbindung steht.
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An den beiden Speichen 3 kann jeweils ein Schwenkantrieb 8 angeordnet sein, der zum Verschwenken der jeweiligen Schwenkelemente 4 dient. Hier ist jedoch nur ein Schwenkantrieb 8 dargestellt. Der Klemmschutz 14 zum Schutz des Fahrzeugführers ist an dem einen verschwenkbaren Lenkelementsegment 21 angeordnet.
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Eine Speiche 3 und die Lenkachse L spannen zusammen eine (imaginäre) Ebene E auf. Dabei ist in der Fahrposition das Lenkelementsegment 21, welches mit den zwei Schwenkelementen 4 verbunden ist, auf einer ersten Seite A der durch die Speiche 3 und die Lenkachse L aufgespannten Ebene E angeordnet. Das Lenkelementsegment 21, welches mit den Schwenkelementen 4 verbunden ist, ist um einen Drehpunkt 19 schwenkbar gelagert, wobei sich der Drehpunkt 19 des Schwenkelements 4 auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der durch die Speiche 3 und die Lenkachse L aufgespannten Ebene E befindet.
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Die Lenkhandhabe 1 weist zwei Fixiermechanismen 9 und einen Schwenkantrieb 8 auf. An einer der beiden Speichen 3 ist hier ein Schwenkantrieb 4 und ein Fixiermechanismus 9 angeordnet. An der anderen Speiche 3 ist lediglich ein Fixiermechanismus 9 angeordnet.
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Um das Schwenkelement 4 (z.B. in der Ruheposition) verschwenken zu können, muss die Fixierung der Antriebswelle 84 manuell durch den Fahrzeuginsassen, insbesondere den Fahrzeugführer, oder automatisch, z.B. ausgelöst durch einen Aufprall, gelöst werden.
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In 6A ist die Lenkhandhabe 1 in der Fahrposition dargestellt. In der Fahrposition bilden das eine Lenkelementsegment 21 und das weitere Lenkelementsegment 22 zusammen den Lenkradkranz aus. In der Fahrposition überlappen jeweils eine Speiche 3 und ein Schwenkelement 4 in einem Überlappungsbereich 7. In der Fahrposition kann der Fixiermechanismus 9 das mindestens eine Schwenkelement 4 fixieren. Dadurch ist auch das eine Lenkelementsegment 21, welches mit dem Schwenkelement 4 verbunden ist, in der Fahrposition fixiert.
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In den 6B und 6C ist die Lenkhandhabe 1 in der Ruheposition dargestellt, wobei 6B eine Vorderansicht und 6C eine Rückansicht der Lenkhandhabe 1 zeigt. In der Ruheposition ist das eine Lenkelementsegment 21 und das damit verbundene Schwenkelement 4 in Richtung der Frontscheibe verschwenkt (geklappt). Auch in der Ruheposition überlappen sich jeweils eine Speiche 3 und ein Schwenkelement 4 in einem Überlappungsbereich 7. Der Öffnungswinkel zwischen dem einen Lenkelementsegment 21 und dem weiteren Lenkelementsegment 22 ist in der Ruheposition größer als in der Fahrposition. In der Ruheposition fixiert der Fixiermechanismus 9 das mindestens eine Schwenkelement 4 nicht mehr. Dadurch ist auch das Lenkelementsegment 21, welches mit dem Schwenkelement 4 verbunden ist, um eine Schwenkachse S bewegbar.
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7 zeigt eine Detailansicht des Schwenkantriebs 8 und des Fixiermechanismus 9 aus 6A. Der Schwenkantrieb 8 weist eine Antriebswelle 84 auf, welche zwei Enden besitzt, wobei ihr eines Ende mit dem Zentralelement 5 und ihr anderes Ende mit dem Schwenkelement 4 verbunden ist. Der Schwenkantrieb 8 umfasst ein Schneckengetriebe. Das Schneckengetriebe umfasst ein Zahnrad 83, das sogenannte Schneckenrad und eine mit dem Schneckenrad in Kontakt stehende Schneckenwelle 88. Die Schneckenwelle 88 steht mit einem Antriebsmotor 87 in Verbindung, der eine Bewegung der Schneckenwelle 88 bewirken kann. Durch die Bewegung der Schneckenwelle 88 wird das Schneckenrad bewegt, wodurch die Antriebswelle 84 und das damit verbundene Schwenkelement 4 bewegt wird, was wiederum zu einer Bewegung des an das Schwenkelement 4 gebundenen Lenkelementsegments 21 führt. An der Antriebswelle 84 ist zudem mindestens eine Überlastungskupplung 86 angeordnet, die den Schwenkantrieb 8 vor zu hohen Drehmomenten schützt. An dem Schwenkantrieb 8 ist ein Fixiermechanismus 9 angeordnet. Der Fixiermechanismus 9 umfasst ein Fixierelement 91 und einen Fixiermotor 93. Der Fixiermotor 93 und der Antriebsmotor 87 des einen Schwenkantriebs 8 sind an der einen Speiche 3 angeordnet.
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8 zeigt eine andere Ansicht des Schwenkantriebs 8 und des Fixiermechanismus 9 aus 7. Der Schwenkantrieb 8 weist eine Antriebswelle 84 auf, die sich durch das Schneckenrad hindurch erstreckt. Das Zahnrad 83 in Form eines Schneckenrades steht mit der Schneckenwelle 88 in Verbindung, welche von einem Antriebsmotor 87 angetrieben wird. Die Überlastungskupplung 86 ist ebenfalls auf der Antriebswelle 84 angeordnet. Der Schwenkantrieb 8 kann mindestens einen Sensor 18, z.B. für Drehmomentmessungen, aufweisen. Die Speiche, an der der Schwenkantriebs 8 und der Fixiermechanismus 9 angeordnet sind, ist mit dem Zentralelement 5 verbunden. Das Schwenkelement 4 steht mit dem Schwenkantrieb 8 in Verbindung.
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9 zeigt eine weitere Ansicht des Schwenkantriebs 8 und des Fixiermechanismus 9 aus 7. Der Schwenkantrieb 8 und der Fixiermechanismus 9 sind an der Speiche 3 angeordnet. Das Schwenkelement 4 steht mit dem Schwenkantrieb 8 in Verbindung. Das Schwenkelement 4 und die Speiche 3 überlappen einander in jeder Position, die das Schwenkelement einnehmen kann. Der Fixiermechanismus 9 umfasst einen Dauermagneten 85. Die Schneckenwelle 88, die hier nur als Zylinder dargestellt ist, weist einen nichtdargestellten Gewindegang auf, welcher in die Zahnlücken des Zahnrades 83, hier des Schneckenrades, eingreift.
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In 10A ist eine Detailansicht des Schwenkantriebs 8 und des Fixiermechanismus 9 aus 9 ohne Schwenkelement in einer Fixierposition dargestellt. Der Schwenkantrieb 4 und der Fixiermechanismus 9 sind an der Speiche 3 angeordnet. Der Fixiermechanismus 9 umfasst ein Fixierelement 91 und einen Fixiermotor 93. Das Fixierelement 91 ist hier als Sperrklinke 94 ausgebildet, die durch einen Fixiermotor 93 in eine Fixierposition oder Freigabeposition bewegt werden kann. In der Fixierposition kann das Fixierelement 91 die Antriebswelle 84 und dadurch das mit ihr verbundene Schwenkelement 4 fixieren. Dadurch ist auch das Lenkelementsegment 21, welches mit dem Schwenkelement 4 verbunden ist, in der Fahrposition und/oder Fixierposition fixiert. Die Fixierposition kann insbesondere in der Fahrposition des einen Lenkelementsegments 21 eingenommen werden. In der Fahrposition kann also der Fixiermechanismus 9 das mindestens eine Schwenkelement 4 fixieren. Die Schneckenwelle 88 greift in der Fixierposition in die Zahnlücken des Zahnrades 83, hier des Schneckenrades.
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10B zeigt eine Detailansicht des Schwenkantriebs 8 und des Fixiermechanismus 9 aus 9 ohne Schwenkelement in einer Freigabeposition. Der Schwenkantrieb 4 und der Fixiermechanismus 9 sind an der Speiche 3 angeordnet. Der Fixiermechanismus 9 kann die Antriebswelle 84 in der Freigabeposition für eine Bewegung freigeben (bspw. in ihrer Rotation nicht mehr blockierten), wodurch letztlich auch das Schwenkelement 4 wieder freigegeben wird. Dadurch wird auch das Lenkelementsegment 21, welches mit dem Schwenkelement 4 verbunden ist, bewegbar. Um den Schwenkvorgang zu unterstützen kann der Antriebsmotor 87 aktiviert werden, um die Reibung zwischen der Antriebswelle 84 und dem Fixierelement 91 zu verringern. Der Antriebsmotor 87 oder ein Hubmagnetschalter mit einem Mitnehmer wird gelöst indem das Fixierelement 91 von der Antriebswelle 84 weg bewegt wird und damit die Antriebswelle 84 zur Rotation frei gegeben wird. Das Fixierelement 91 befindet sich dann in einer Freigabeposition. Die Schneckenwelle 88 greift auch in der Freigabeposition in die Zahnlücken des Zahnrades 83, hier des Schneckenrades. Nachdem die Fixierung gelöst ist, erkennt mindestens ein Sensor 18 diesen Zustand und der Antriebsmotor 87 schaltet sich ein und startet den Schwenkvorgang. Die Bewegung erfolgt über das mindestens eine Schneckenrad, welches die rotatorische Bewegung des Antriebsmotors 87 in eine Rotation des mindestens einen Lenkelementsegments 21 und in eine Schwenkbewegung des Lenkelementsegments 21 umsetzt.
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11A zeigt eine weitere Detailansicht des Schwenkantriebs 8 und des Fixiermechanismus 9 aus 10A ohne Speiche in einer Fixierposition. Dabei ist zu erkennen, dass der Schwenkantrieb 8 und der Fixiermechanismus 9 miteinander in Verbindung stehen. Der Schwenkantrieb 8 umfasst ein Schneckengetriebe. Die Schneckenwelle 88 des Schneckengetriebes ist mit dem Antriebsmotor 87 verbunden, welcher die Schneckenwelle 88 antreibt. Die Schneckenwelle 88 steht mit dem Zahnrad 83, hier ein Schneckenrad, in Kontakt. Durch die Rotation der Schneckenwelle 88 und ihres Gewindegangs, welcher in die Zahnlücken des Schneckenrades eingreift, wird das Schneckenrad bewegt. Da das Schneckenrad mit der Antriebswelle 84 verbunden ist, wird die Antriebswelle 84 und das mit der Antriebswelle 84 verbundene Schwenkelement 4 (nicht dargestellt) bewegt. Die Antriebswelle 84 rotiert um eine Schwenkachse S. An, insbesondere auf, der Antriebswelle 84 kann eine Überlastungskupplung 86 und ein Dauermagnet 85 angeordnet sein. Der Fixiermechanismus 9 weist ein Fixierelement 91 (z.B. eine Sperrklinke 94) auf, welches die Antriebswelle 84 in ihrer Rotation blockieren kann. Der Fixiermechanismus 9 weist einen Magnetschalter (z.B. umfassend einen Dauermagneten 85) auf, der mit der Sperrklinke 94 in Wirkverbindung steht. Der Fixiermechanismus 9 weist zudem einen Fixiermotor 93 auf, der mit dem Fixierelement 91 (z.B. der Sperrklinke 94) in Verbindung steht. Der Schwenkantrieb 8 und/oder der Fixiermechanismus 9 können verschiedenste Sensoren 18 aufweisen. Der Schwenkantrieb 8 und der Fixiermechanismus 9 können an einer Halterung 16 angeordnet sein, welche mit einer Speiche 3 in Verbindung stehen kann.
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In 11 B ist eine Explosionszeichnung des Schwenkantriebs 8 und des Fixiermechanismus 9 aus 11A dargestellt. Dabei umfasst der Schwenkantrieb 8 ein Getriebe 81, hier z.B. in Form eines Schneckengetriebes, bestehend aus einer Paarung eines Zahnrades 83 in Form eines Schneckenrades mit einer Schneckenwelle 88. Der Schwenkantrieb 8 umfasst zudem eine Antriebswelle 84 und einen Antriebsmotor 87. Der Schwenkantrieb 8 kann optional eine Überlastungskupplung 86 aufweisen. Der Fixiermechanismus 9 umfasst ein Fixierelement 91 in Form einer Sperrklinke 94, einen Fixiermotor 93 sowie einen Dauermagneten 85. Der Schwenkantrieb 8 und der Fixiermechanismus 9 können an einer Halterung 16 angeordnet sein. An der Halterung 16 können auch Sensoren 18 zur Überwachung des Schwenkantriebs 8 und/oder des Fixiermechanismus 9 angeordnet sein. Die Halterung 16 kann an der Speiche und/oder dem Zentralelement angeordnet sein oder die Halterung 16 kann von der Speiche und/oder dem Zentralelement gebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkhandhabe
- 21
- Lenkelementsegment
- 22
- weiteres Lenkelementsegment
- 3
- Speiche
- 4
- Schwenkelement
- 5
- Zentralelement
- 6
- Freiraum
- 7
- Überlappungsbereich
- 8
- Schwenkantrieb
- 81
- Getriebe
- 82
- Zahnstange
- 83
- Zahnrad
- 84
- Antriebswelle
- 85
- Dauermagnet
- 86
- Überlastungskupplung
- 87
- Antriebsmotor
- 88
- Schneckenwelle
- 9
- Fixiermechanismus
- 91
- Fixierelement
- 92
- Fixieraufnahme
- 93
- Fixiermotor
- 94
- Sperrklinke
- 10
- Anschlag
- 11
- Fixierungsüberwachung
- 12
- Drehwinkelmesser
- 13
- Drehpotentiometer
- 14
- Klemmschutz
- 15
- Halteblech
- 16
- Halterung
- 17
- Mitnehmerklinke
- 18
- Sensor
- 19
- Drehpunkt
- 20
- Kugellager
- S
- Schwenkachse
- L
- Lenkachse
- H
- Haupterstreckungsrichtung Speiche
- E
- Ebene
- A
- erste Seite
- B
- der ersten Seite gegenüberliegende Seite
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006006995 A1 [0003]
