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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine mit dem Kraftfahrzeug verbindbare Trageinheit, von der eine Stelleinheit gehalten ist, die an ihrem bezüglich einer Längsrichtung hinteren, fahrerseitigen Ende mit einer Lenkeingabeeinrichtung verbindbar ist, wobei die Stelleinheit relativ zur Trageinheit auf einer Verstellbahn zumindest abschnittweise in Längsrichtung und einer dazu senkrecht stehenden Höhenrichtung einer Führungseinrichtung zwangsgeführt verstellbar ist.
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Die Lenkeingabeeirichtung kann zur manuellen Eingabe eines Lenkbefehls zur Lenkung eines Kraftfahrzeugs beispielsweise ein Lenkrad umfassen, welches in Bedienposition bezüglich der Fahrtrichtung hinten an einer Lenkspindel angebracht ist, die in der Stelleinheit um eine in Längsrichtung erstreckte Längsachse drehbar gelagert ist. Bei Steer-by-wire-Lenksystemen wird ein in die Lenkspindel eingebrachter Lenkbefehl mittels Drehwinkel- bzw. Drehmomentsensoren erfasst, und ein daraus erzeugtes elektrisches Steuersignal wird an einen Lenksteller abgeben, der mittels eines elektrischen Stellantriebs einen entsprechenden Lenkeinschlag der Räder einstellt. Die elektrischen Lenkungs-Steuersignale können alternativ oder zusätzlich zur Lenkspindel durch andere an der Stelleinheit angebrachte Eingabeeinrichtungen wie Steuerhebel oder dergleichen erzeugt werden, oder im autonomen Fahrbetrieb bei selbstfahrenden Fahrzeugen von einer elektronischen Steuereinheit bereitgestellt werden.
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Zur Einstellung einer optimalen Bedienposition relativ zur Fahrerposition, und auch, um die Lenkeingabeeinrichtung im autonomen Fahrbetrieb, wenn kein manueller Lenkeingriff erfolgt, in einer Verstauposition außerhalb der Bedienposition im Fahrzeuginnenraum verstauen zu können, ist es bekannt, die Stelleinheit an der karosseriefest angebrachten Trageinheit verstellbar anzubringen.
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Die Stelleinheit kann in einer Längsrichtung bezüglich der Fahrtrichtung von hinten nach vorn, und quer dazu in einer Höhenrichtung von oben nach unten, oder jeweils umgekehrt relativ zur Trageinheit verlagert werden. Bei einer verstellbaren Lenksäule der eingangs genannten Art, die im Stand der Technik beispielsweise in der
DE 10 2008 062 706 B3 beschrieben ist, kann die Stelleinheit relativ zur Trageinheit entlang einer Verstellbahn bewegt werden, die durch eine Führungseinrichtung baulich fest vorgegeben ist. Durch Führungsvorsprünge an der Stelleinheit, die in korrespondierenden Langlöchern in der Trageinheit verschiebbar geführt sind, wird eine Zwangsführung mit einer definierten Verstellkinematik realisiert. Die Verstellbahn wird durch den Verlauf der Führungsbahn vorgegeben, die zur Längs- und Höhenrichtung unterschiedlich geneigte Führungsabschnitte aufweist. Vorteilhaft ist dabei der relativ geringe bauliche Aufwand zur Realisierung einer Verstellbahn mit über ihren Verlauf wechselnder Längs- und Höhenrichtung. Die Möglichkeiten zur räumlichen Verstellung sind durch die Ausgestaltung der Führungseinrichtung, welche lediglich Parallelverschiebungen der Stelleinheit relativ zur Trageinheit zulässt, jedoch eingeschränkt, so dass ein Einsatz beispielsweise zum Verstauen der Lenksäule in einer Verstauposition außerhalb der Bedienposition nur eingeschränkt geeignet ist.
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Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verstellbare Lenksäule mit verbesserten Verstellmöglichkeiten anzugeben.
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Darstellung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einer Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine mit dem Kraftfahrzeug verbindbare Trageinheit, von der eine Stelleinheit gehalten ist, die an ihrem bezüglich einer Längsrichtung hinteren, fahrerseitigen Ende mit einer Lenkeingabeeinrichtung verbindbar ist, wobei die Stelleinheit relativ zur Trageinheit auf einer Verstellbahn zumindest abschnittweise in Längsrichtung und einer dazu senkrecht stehenden Höhenrichtung einer Führungseinrichtung zwangsgeführt verstellbar ist, ist erfindungsgemäß vorgeshen, dass die Verstellbahn gekrümmt ausgebildet ist, um die Stelleinheit relativ zur Trageinheit in einer Kurvenbewegung verstellbar zu führen.
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Erfindungsgemäß wird eine gegenüber dem Stand der Technik erweiterte Verstellkinematik ermöglicht, bei der die Stelleinheit beim Verstellen relativ zur Trageinheit zwangsgeführt eine zugleich lineare und rotative Bewegungsanteile aufweisende Bewegung ausführt. Dazu ist die Verstellbahn, welche die Bewegungsbahn der Stelleinheit entlang der Führungseinrichtung definiert, kurvenförmig gekrümmt, und hat dadurch über ihren zumindest abschnittweise bogenförmigen Verlauf variierende Längs- und Höhenkomponenten.
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Dadurch kann eine Verstellbahn in Form einer Kurvenbahn realisiert werden, auf der die Stelleinheit beim Verstellen entlang der Verstellbahn eine Kurvenbewegung auf einer kurven- bzw. bogenförmig gekrümmten Bewegungsbahn durchläuft. Mit einer Kurvenbewegung ist dabei gemeint, dass die Stelleinheit mit ihrer Längsachse in jedem Verstellzustand durch die Zwangsführung definiert, bevorzugt tangential zum Verlauf der gekrümmten Verstell- bzw. Bewegungsbahn ausgerichtet ist, und somit beim Verstellen eine überlagerte Linear- und Rotationsbewegung relativ zur Trageinheit ausführt. Mit anderen Worten wird die Stelleinheit beim Verstellen dem Verlauf der Verstellbahn folgend zumindest abschnittweise linear mit Längs- und Höhenkomponenten relativ zur Trageinheit verlagert, und gleichzeitig mit einer von der relativen Veränderung von Längs- und Höhenkomponenten abhängigen Rotationskomponente. Die Verstellbahn ist dabei unveränderlich und bauartbedingt vorgegeben, sprich sie ist nicht durch den Bediener anpassbar. Die Rotationsbewegung erfolgt dabei um eine außerhalb der Lenksäule liegende imaginäre Rotationsachse. Anders ausgedrückt wird die Stelleinheit in einer Kurvenbewegung geführt, die einer Drehung um eine außerhalb der Lenksäule liegende imaginäre Rotationsachse entspricht. Eine derartige Rotationsbewegung ist bei den bekannten zwangsgeführten Führungseinrichtungen nicht möglich. Daraus resultiert der Vorteil, dass die Verstellkinematik ohne zusätzlichen baulichen Aufwand insbesondere zur Einstellung einer Verstauposition der Lenksäule optimiert werden kann.
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Es kann vorsehen sein, dass die Verstellbahn in Längsrichtung von hinten nach vorn gesehen in Höhenrichtung nach unten gekrümmt ist. Dadurch wird die Stelleinheit beim Verstellen der Lenkeingabeeinrichtung nach vorn mit fortschreitender Verstellbewegung gleichzeitig vorne nach unten rotiert und zunehmend in die Senkrechte verlagert, d.h. mit ihrem vorderen, karosseriennahen bzw. fahrerfernen Bereich relativ zur Trageinheit nach unten abgekippt, und dadurch bezüglich der Längsrichtung und damit relativ zur Karosserie in Höhenrichtung steiler gestellt. Daraus resultiert der Vorteil verbesserter Verstaumöglichkeiten der Lenksäule, beispielsweise im vorderen Fußraum der Fahrgastzelle.
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Alternativ ist es denkbar und möglich, dass die Verstellbahn umgekehrt gekrümmt ist, d.h. in Längsrichtung von hinten nach vorn gesehen in Höhenrichtung nach oben verläuft. Dadurch kann die Lenkeingabeeinrichtung beim Einfahren durch eine nach vorn gerichtete Verstellung der Stelleinheit auf einer gekrümmten Bewegungsbahn nach unten in Richtung des vorderen Fußraums eintauchen. Die Bogenorientierung der der erfindungsgemäßen Krümmung ermöglicht eine optimierte Anpassung an die baulichen Gegebenheiten im Kraftfahrzeug.
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Es kann vorteilhaft sein, dass die Verstellbahn kreisbogenförmig ausgebildet ist. Hierzu ist die Führungeinrichtung derart ausgestaltet, dass die Stelleinheit auf einem Kreisbogenabschnitt geführt wird, beispielsweise durch eine kreisbogenabschnittförmige Führungsbahn. Der Kreismittelpunkt des Kreisbogens liegt außerhalb der Lenksäule und wird in Richtung der Kreisflächennormalen von der Rotationsachse der Rotationsbewegung beim Verstellen durchsetzt. Entsprechend liegt die Rotationsachse um den Radius des Kreisbogens von der Verstellbahn entfernt, und dadurch außerhalb der Trageinheit, konkret räumlich außerhalb der Führungseinrichtung. Beim Verstellen durch Bewegung entlang des Kreisbogens führt die Stelleinheit eine Rotationsbewegung relativ zum Kreismittelpunkt aus.
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Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Führungseinrichtung eine Bogenführung aufweist. Eine Bogenführung ist dermaßen ausgestaltet, dass sie eine zwangsgeführte Translationsbewegung der Stelleinheit entlang des bevorzugt kreisbogenförmigen Bogenverlaufs vorgibt, und zugleich eine damit zwangsgekoppelte Rotationsbewegung relativ zum Kreismittelpunkt, so dass in jedem Verstellzustand eine definierte, bevorzugt zum Bogenverlauf tangentiale Ausrichtung der Stelleinheit relativ zur Trageinheit erfolgt. Dies ermöglicht eine zuverlässige gekrümmte Zwangsführung und Realisierung der erfindungsgemäßen Kurvenbahn.
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Die Stelleinheit und/oder die Trageinheit können zumindest abschnittweise gekrümmt ausgebildet sein. Dadurch kann eine vorteilhafte Anpassung der Bauform der Lenksäule an die gekrümmte Verstellkinematik vorgenommen werden. Beispielsweise können sowohl die Stelleinheit als auch die Trageinheit an einen kreisbogenförmigen Verlauf der Führungseinrichtung angepasst sein. Dadurch wird eine kompakte Bauform und eine gute Verstaubarkeit ermöglicht.
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Es kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Führungseinrichtung an der Trageinheit und die Stelleinheit miteinander korrespondierende Führungsprofile aufweist. Die Führungsprofile greifen in Richtung des gekrümmten Verlaufs der Verstellbahn verschiebbar in einander ein, und sind dabei in Umfangsrichtung ihres bogenförmig gekrümmten Verlaufs relativ zueinander verstellbar. Aus diese Weise kann eine gekrümmte Schiebeführung realisiert werden, bei der die Führungsprofile entlang der erfindungsgemäß gekrümmten Verstellbahn relativ zueinander verstellbar sind. Zumindest eines der Führungsprofile kann dazu langgestreckt entsprechend dem erfindungsgemäß gekrümmten Verlauf der Verstellbahn gekrümmt ausgebildet sein, so dass das andere Führungsprofil darin auf der definierten Verstellbahn entlanggeführt sein kann. Dabei kann das Führungsprofil an der Trageinheit, und/oder an der Stelleinheit langgestreckt ausgebildet sein, bevorzugt in Form eines Kreisbogenabschnitts.
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Durch die bogenförmig ineinander eingreifenden Führungsprofile kann eine Art bogenförmige Teleskopanordnung realisiert werden, bei der analog zu einer eigentlich geraden, linearen Teleskopanordnung, bei dem das eine Führungsprofil axial in ein anderes Führungsprofil eintaucht, gemäß der Erfindung das eine Führungsprofil in einer bogenförmigen Teleskopbewegung in das andere Führungsprofil in Umfangsrichtung des Bogens geführt eintaucht. Ein Vorteil einer derartigen Teleskopanordnung ist, dass keine nach außen vorstehenden beweglichen Teile, wie Umlenkhebel oder dergleichen erforderlich sind, so dass die Betriebssicherheit erhöht wird, zusätzliche Sicherungsmaßnahmen wie Einklemmschutz oderdergleichen entfallen können, und eine kompakte Bauweise mit relativ geringem Bauraumbedarf ermöglicht wird.
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Eine Teleskopanordnung kann dadurch realisiert werden, dass ein Führungsprofil ein Hohlprofil aufweist, in dem ein anderes Führungsprofil verschiebbar aufgenommen ist. Das Hohlprofil, auch als Außenprofil oder äußeres Profil bezeichnet, kann bevorzugt als offenes Hohlprofil ausgebildet sein, beispielsweise U-förmig mit einer in Längsrichtung durchgehenden Nut, die bevorzugt auch als T-Nut ausgebildet sein kann. Das andere Führungsprofil, auch als Innenprofil oder inneres Profil bezeichnet, ist zumindest abschnittweise im Querschnitt korrespondierend mit dem Hohlprofil ausgebildet, so dass es darin eingreifen und bogenförmig geführt entlangbewegt werden kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann es vorgesehen sein, dass das Führungsprofil der Trageinheit die Stelleinheit zumindest abschnittsweise umgreift. Vorzugsweise kann beispielsweise ein von außen in die Nut eingreifender Führungsvorsprung vorgesehen sein, der bevorzugt auch zum Eingriff in eine T-Nut einen T-förmigen Nutstein oder ein T-Profil umfassen kann, wodurch die Führungsprofile quer zur Nutöffnung formschlüssig zusammengehalten werden. In einer besonders geeigneten Weiterbildung weist die Trageinheit eine Schwalbenschwanznut auf, in die ein Führungsprofil mit einem Schwalbenschwanzvorsprung der Stelleinheit eingreift. Alternativ kann die Schwalbenschwanzkopplung vice versa ausgebildet sein. Ineinander eingreifende Führungsprofile können über die Längserstreckung durchgehend oder auch nur abschnittweise an der Trageinheit und/oder der Stelleinheit angebracht sein. Durch die Krümmung der Führungsprofile kann mit geringem Aufwand eine zuverlässige Zwangsführung realisiert werden.
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Dadurch, dass die korrespondierenden Führungsprofile beide langgestreckt ausgebildet sein können, wird ermöglicht, dass sie sich im eingefahrenen oder zusammengeschobenen Zustand, der üblicherweise der Verstauposition der Lenksäule entspricht, derart gegenseitig überdecken und nach außen abschließen, dass ein vorteilhafter Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern gebildet wird. Ein Hohlprofil kann bevorzugt an der Trageinheit angebracht oder ausgebildet sein, und ein darin eingreifendes Führungsprofil an der Stelleinheit, oder umgekehrt.
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Es ist möglich, dass die Führungseinrichtung gleitgelagert oder wälzgelagert ist. Die Führungseinrichtung kann beispielsweise mindestens eine Gleitschiene aufweisen, beispielsweise wie vorangehend beschrieben ein bevorzugt offenes Führungsprofil (Außenprofil), in dessen Verlauf ein damit korrespondierendes anderes Führungsprofil (Innenprofil) mit einer korrespondierenden Gleitschiene oder einem Gleitstück gleitend entlangbewegbar ist. Eine derartige gleitgelagerte Führungseinrichtung mit Gleitschienen kann mit geringem Aufwand und zuverlässiger Funktion bereitgestellt werden, und hat überdies einen vorteilhaft geringen Bauraumbedarf.
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Alternativ kann eine Wälzlagerung realisiert sein, welche für eine dauerhaft leichtgängige Verstellung vorteilhaft ist. Eine derartige Wälzlagerung kann beispielsweise mindestens drei drehbar gelagerte Wälzkörper aufweisen, beispielsweise Rollen, von denen zwei Rollen mit Bogenabstand zueinander auf der Außen- oder Innenseite an einem gekrümmten Führungsprofil abrollbar anliegen, und mindestens eine dritte Rolle zwischen den beiden genannten Rollen auf der anderen Seite des Bogens abrollbar an dem Führungsprofil anliegt. Bereits mit drei Wälzkörpern kann eine kinematisch eindeutig bestimmte kreisbogenförmige Führung mit vorgegebenem Radius der Verstellbahn realisiert werden. Die Wälzkörper können mit Vorteil an der Trageinheit angebracht sein, und beispielsweise Profilrollen oder dergleichen aufweisen, in denen ein an der Stelleinheit angebrachtes inneres Führungsprofil quer zu der bogenförmigen Verstellrichtung gehalten und geführt ist. Dabei ist es auch denkbar und möglich, Wälzlager außen an oder innen in einem Führungsprofil anzubringen. Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die Wälzkörper in einem Käfig gehalten sind, so dass diese stets einen vorbestimmten Abstand zueinander aufweisen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung ist, dass zwischen der Trageinheit und der Stelleinheit ein motorischer Verstellantrieb vorgesehen ist, der eingerichtet und ausgebildet ist zur motorischen Verstellung der Stelleinheit relativ zur Trageinheit. Ein Verstellantrieb umfasst eine bevorzugt relativ zur Trageinheit fixierte Antriebseinheit mit einem elektrischen Motor, der über Getriebemittel mit der Stelleinheit zusammenwirkt, derart, dass das Motormoment umgesetzt wird in eine in Richtung der Verstellbahn gerichtete Verstellkraft zum Antrieb der erfindungsgemäßen Kurvenbewegung der Stelleinheit. Dabei hat die erfindungsgemäße Zwangsführung den Vorteil, dass von dem Motor bezüglich der Trageinheit lediglich eine in Richtung der Verstellbahn gerichtete Schubkraft auf die Stelleinheit aufgebracht werde muss, und zwar nach vorn, um die Stelleinheit von der Fahrerposition weg nach vorn in eine Verstauposition in die Trageinheit einzufahren, und entsprechend umgekehrt nach hinten, um die Stelleinheit bezüglich der Fahrtrichtung nach hinten in die fahrerseitige Bedienposition auszufahren.
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Beispielsweise kann auf einer drehend antreibbaren Motorwelle eines an der Trageinheit angebrachten Motors ein Ritzel angebracht sein, welches in eine korrespondierende, an der Stelleinheit angebrachten Verzahnung eingreift. Die Verzahnung bildet bevorzugt einen gemäß der Krümmung gebogenen Verzahnungsabschnitt, der als Innen- oder Außenverzahnung mit einem dem Radius der Verstellbahn entsprechenden Zahnradradius ausgebildet ist, und quasi als eine Art gebogene Zahnstange an der Stelleinheit angebracht ist. Durch drehenden Antrieb des Ritzels in die eine oder andere Drehrichtung kann die Stelleinheit entlang der gekrümmte Verstellbahn verstellt werden. Vorteilhaft ist die dank der Zwangsführung unkomplizierte und robuste Realisierbarkeit des motorischen Verstellantriebs.
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Alternativ ist es denkbar, den Verstellantrieb der Kurvenbewegung mittels Reibrädern, Zahnriemen- oder Riementrieben, oder mittels anderer Linearantriebe vorzusehen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Lenksäule die Lenkeingabeeinrichtung auf, die mit der Stelleinheit verbunden ist. Somit ist die Stelleinheit an ihrem bezüglich einer Längsrichtung hinteren, fahrerseitigen Ende mit der Lenkeingabeeinrichtung verbunden. Es kann vorgesehen sein, dass die Lenkeingabeeinrichtung ein Lenkrad umfasst.
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Es ist möglich, dass die Lenkeingabeeinrichtung eine in der Stelleinheit um ihre Längsachse drehbar gelagerte Lenkspindel aufweist. Wie allgemein von Fahrzeuglenkungen bekannt, ist dabei im fahrerseitigen Endabschnitt der Lenkspindel ein Befestigungsabschnitt ausgebildet, an dem ein Lenkrad zur Einbringung von manuellen Lenkbefehlen durch Drehung der Lenkspindel anbringbar ist.
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Es ist weiterhin vorteilhaft möglich, dass die Lenkeingabeeinrichtung eine Steer-by-wire-Eingabeeinheit aufweist. Bevorzugt kann dadurch die erfindungsgemäße Führungseinrichtung in einem Steer-by-wire-Lenksystem eingesetzt werden. Anstelle einer konventionellen mechanischen Verbindung der Lenkhandhabe mit den zu lenkenden Rädern ist die Steer-by-wire-Eingabeeinheit über elektrische Leitungen mit elektrischen Lenkaktuatoren verbunden. Bei einer verbreiteten Bauform wird der nach wie vor manuell über das Lenkrad als Drehung in die Lenkspindel eingebrachte Lenkeinschlag mittels Sensoren erfasst und in ein elektrisches Steuersignal zur Ansteuerung der elektrischen Lenkaktuatoren umgesetzt. Darüber hinaus ist es auch denkbar und möglich, andere Arten von manuellen, akustischen, optischen oder sonstigen Eingabeeinheiten vorzusehen, beispielsweise mit Steuerhebeln oder sonstigen Eingabemitteln.
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Derartige elektrische Lenksysteme werden insbesondere in autonom fahrenden Fahrzeugen eingesetzt. Im autonomen Fahrbetrieb erfolgt kein manueller Lenkeingriff, und es ist bekannt, die Lenkeingabevorrichtung währenddessen in eine Verstauposition außerhalb des Bedienbereichs zu verstellen, um den Fahrzeuginnenraum anderweitig nutzen zu können. Wie oben bereits ausgeführt, kann durch die erfindungsgemäß zwangsgeführte Kurvenbewegung mit geringem Aufwand und zuverlässig eine Verstellung zwischen Bedien- und Verstauposition und umgekehrt erfolgen. Dies gilt sowohl für eine automatisierte, motorische Verstellung, als auch für eine manuelle Verstellung, beispielsweise im Notbetrieb.
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Insbesondere bei einem Steer-by-wire-Lenksystem ist es vorteilhaft, dass die Lenksäule einen Feedback-Aktuator aufweist. Bei nicht mechanisch gekoppelten steer-by-wire-Systemen erhält der Fahrer von den gelenkten Rädern keine unmittelbare physische Rückmeldung über den Lenkstrang, welche bei konventionellen mechanisch gekoppelten Lenkungen als Reaktions- bzw. Rückstellmoment in Abhängigkeit von der Fahrbahnbeschaffenheit, der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem aktuellen Lenkwinkel und weiterer Betriebszustände zum Lenkrad zurückgemeldet werden. Die fehlende haptische Rückmeldung kann es erschweren, aktuelle Fahrsituationen sicher zu erfassen und angemessene Lenkmanöver durchzuführen, wodurch die Fahrzeuglenkbarkeit und damit die Fahrsicherheit beeinträchtigt werden können.
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Um dem entgegenzuwirken und ein realistisches Fahrgefühl zu erzeugen, ist es bekannt, aus einer tatsächlichen momentanen Fahrsituation Parameter wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Lenkwinkel, Lenkungs-Reaktionsmoment und dergleichen zu erfassen oder in einer Simulation zu berechnen, und aus diesen ein elektrisches Rückkopplungs-Signal zu bilden, welches in einen Feedback-Aktuator eingespeist wird. Erfindungsgemäß kann der Feedback-Aktuator mit Vorteil in der Stelleinheit integriert sein. Dieser weist eine Aktuatoreinheit auf, die einen Handmoment- oder Lenkradsteller mit einer Antriebseinheit umfasst, die abhängig vom Rückkopplungs-Signal ein dem realen Reaktionsmoment entsprechendes Rückstellmoment (Feedbackmoment) über die Lenkspindel in das Lenkrad einkoppelt oder direkt in das Lenkrad integriert sind, so dass es keiner Lenkspindel bedarf. Eine solches Lenkrad mit einer Aktuatoreinheit ist beispielsweise aus der
DE 10 2018 129 264 A1 bekannt. Derartige „Force-feedback“-Systeme geben dem Fahrer den Eindruck einer realen Fahrsituation wie bei einer konventionellen Lenkung, was eine intuitive Reaktion erleichtert.
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Es kann vorteilhaft sein, dass der Feedback-Aktuator in die Stelleinheit integriert ist, und beispielsweise eine mit der Lenkspindel zusammenwirkende Aktuatoreinheit aufweist. Dadurch wird eine vorteilhaft kompakte Bauform ermöglicht. Es sind auch Bauweisen denkbar und möglich, bei denen ein Feedback-Aktuator in eine an der Stelleinheit angebrachten Lenkeingabeeinrichtung angebracht oder darin integriert ist, beispielsweise mit einem im Lenkrad integrierten motorischen Aktuator, wie bereits weiter oben dargestellt.
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Es kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die Lenksäule eine Energieabsorptionseinrichtung aufweist. Zur Verbesserung der Insassensicherheit bei einem Fahrzeugzusammenstoß, dem sogenannten Crashfall, bei dem ein Körper mit hoher Geschwindigkeit auf die Lenkeingabevorrichtung, beispielsweise das Lenkrad aufprallt, ist es bekannt, zwischen der Stelleinheit und der Trageinheit eine Energieabsorptionseinrichtung einzukoppeln, die auch als Crash-System bezeichnet wird. Wird im Crashfall durch einen auf das Lenkrad auftreffenden Körper eine hohe Kraftspitze auf das Lenkrad ausgeübt, die einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, werden die Stelleinheit und die Trageinheit nach vorn in Richtung in Richtung der Verstellbahn zusammengeschoben. Dabei kann ein wirkungsmäßig zwischen der Trageinheit und der Stelleinheit eingesetztes Energieabsorptionselement der Energieabsorptionseinrichtung die eingeleitete kinetische Energie durch Reibung und/oder plastische Verformung in Wärme und Verformungsarbeit umsetzten und dadurch absorbieren, so dass der auf das Lenkrad aufprallende Körper kontrolliert abgebremst wird und die Verletzungsgefahr verringert wird. Ein oder mehrere Energieabsorptionselemente können mit geringem Aufwand in an sich bekannter Weise zwischen Trag- und Stelleinheit eingekoppelt werden, beispielsweise zwischen bogenförmig ineinander verschiebbaren Führungsprofilen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung kann es vorgesehen sein, dass die Trageinheit verschwenkbar um eine Schwenkachse an einer Konsole gehalten ist. Die Konsole kann an der Fahruegkarosserie fixierbar sein. Die Verschwenkbewegung kann mittels einer weiteren motorischen Verstelleinheit realisiert sein, die zwischen der Konsole und der Trageinheit angeordnet ist. Alternativ kann die Verschwenkbewegung auch manuell erfolgen, wobei die Lenksäule weiters eine Fixiereinrichtung aufweist, die zwischen einer Freigabestellung, in der die Trageinheit gegenüber der Konsole verschwenkbar ist, und einer Fixierstellung, in der die Trageinheit gegenüber der Konsole festgesetzt ist, umschaltbar ist. Dank dieser Weiterbildung kann eine weiter verbesserte Verstellung in Höhenrichtung realisiert werden.
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Figurenliste
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Lenksäule in Einbaulage in einem Kraftfahrzeug in einer ausgefahrenen Bedienposition,
- 2 eine perspektivische Detailansicht der Führungseinrichtung der Lenksäule gemäß 1,
- 3 eine vergrößerte Detailansicht aus 2 eines motorischen Verstellantriebs,
- 4 eine weitere perspektivische Ansicht der Lenksäule gemäß 1 in eingefahrener Verstauposition,
- 5 eine Seitenansicht (quer zur Längs- und Höhenrichtung) der Lenksäule in der Bedienposition gemäß 1,
- 6 eine Seitenansicht wie in 5 (quer zur Längs- und Höhenrichtung) der Lenksäule in der Verstauposition gemäß 4.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
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1 und 4 zeigen eine erfindungsgemäße Lenksäule 1 in schematischer perspektivischer Ansicht von schräg rechts hinten in einer Einbausituation in einer Kraftfahrzeugkarosserie, von der aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Karosseriewand 10 im Fußraum dargestellt ist, die sich bezüglich der in Fahrtrichtung gerichteten Längsrichtung L vorne vor der Lenksäule 1 befindet. Die Höhenrichtung H verläuft senkrecht dazu von unten nach oben. In 5 und 6 ist die Lenksäule 1 in einer Seitenansicht von rechts gezeigt. 1 und 5 zeigen eine ausgefahrene Betriebs- oder Bedienstellung, in der sich das die Stelleinheit 3 mit dem Lenkrad 32 vor der Fahrerposition in einer Bedienposition befindet, und 4 und 6 eine eingefahrene oder Verstauposition, bei der sich das Lenkrad 32 von der Fahrerposition entfernt in einer nach vorn unten verlagerten Verstauposition befindet.
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Die Lenksäule 1 umfasst eine Trageinheit 2 mit einem kreisbogenförmig gekrümmten äußeren Führungsprofil 21, gleichbedeutend als Außenprofil 21 bezeichnet, welches von mit der Fahrzeugkarosserie - die in diesem Bereich in der Zeichnung weggelassen ist - verbundenen Konsolen 22 gehalten ist. Das Führungsprofil 21 ist im gezeigten Beispiel als nach unten, bezüglich der Krümmung nach innen offenes U-Profil ausgebildet.
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Eine Stelleinheit 3 weist ein inneres Führungsprofil 31 auf, gleichbedeutend als Innenprofil 31 bezeichnet, welches in dem offenen Querschnitt des Außenprofils 21 angeordnet ist. Im hinteren, bezüglich der Trageinheit 2 nach hinten auf die Fahrerposition zu gerichteten Endbereich ist an der Stelleinheit 3 als Lenkeingabeeinrichtung ein Lenkrad 32 um seine Längsachse 33 drehbar angebracht. Konkret kann es mit einer nicht dargestellten, in der Stelleinheit 3 drehbar gelagerten Lenkspindel einer Steer-by-Wire-Lenkeinrichtung verbunden sein, die in an sich bekannter Weise elektronische Sensoren zur Erfassung von Lenkbefehlen aufweist, und bevorzugt auch eine Feedback-Einrichtung mit einem motorischen Feedback-Aktuator, um in dem Lenkrad 32 ein simuliertes Rückstellmoment zu erzeugen. Die Sensoren und die Feedback-Einrichtung können vorzugsweise in dem Innenprofil 31 integriert sein.
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In 5 und 6 ist die Lenksäule 1 in einer Seitenansicht von rechts gezeigt. Die Lenkradposition ist bezüglich der Trageinheit 2 im Fahrzeuginnenraum verstellbar. Hierzu zeigen 1 und 5 eine ausgefahrene Betriebs- oder Bedienstellung, in der sich das die Stelleinheit 3 mit dem Lenkrad 32 vor der Fahrerposition in einer Bedienposition befindet, und 4 und 6 eine eingefahrene oder Verstauposition, bei der sich das Lenkrad 32 von der Fahrerposition entfernt in einer nach vorn unten verlagerten Verstauposition befindet.
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Das Außenprofil 21 und das Innenprofil 31 sind um einen außerhalb, konkret unterhalb der Lenksäule 1 liegenden Kreismittelpunkt M (Mittelpunkt M) kreisbogenförmig gekrümmt. Die Verstellbahn ist in Längsrichtung (L) von hinten nach vorn gesehen in Höhenrichtung (H) nach unten gekrümmt.
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Das Innenprofil 31 ist in dem offenen Querschnitt des U-Profil des Außenprofils 21 entlang der kreisbogenförmigen Verstellbahn um den Mittelpunkt M verschiebbar geführt, mit anderen Worten wird eine bogenförmige Zwangsführung oder kurz Bogenführung gebildet. Dadurch wird eine Art bogenförmige Teleskopanordnung gebildet, bei der das Innenprofil 31 zum Verstauen aus der in 1 und 5 gezeigten Bedienposition nach vorn in das karosseriefeste Außenprofil 21 eingeschoben werden kann, wie in 1 und 5 mit den gebogenen Pfeilen angedeutet ist. Dabei führt die Stelleinheit 31 zusammen mit dem Lenkrad 32 eine Kurvenbewegung, bei der es in Längsrichtung L nach vorn und in Höhenrichtung H nach unten translatorisch verlagert wird, und dabei zugleich eine Rotation um den Mittelpunkt M ausführt. Am Ende der Verstaubewegung ist die in den 4 und 6 gezeigte Verstauposition erreicht. Aus dieser eingefahrenen Verstauposition kann die Stelleinheit 3 in umgekehrter Richtung nach hinten ausgefahren werden, wie in 6 mit dem Pfeil angedeutet.
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Zur Realisierung einer motorischen Verstellung kann ein motorischer Verstellantrieb 4 vorgesehen sein, mit einem an der Trageinheit 2 angebrachten elektrischen Motor 41, auf dessen Motorwelle ein Ritzel 42 drehend antreibbar angebracht ist. Das Ritzel greift durch die offene Seite des U-förmigen Außenprofils 21 in die Verzahnung einer gebogenen Zahnstange 43 ein, die an dem Innenprofil 31 der Stelleinheit 3 angebracht ist, wie in der in 2 gezeigten Teilansicht von schräg unten erkennbar ist, und in der vergrößerten Detaildarstellung daraus in 3. Durch Drehung des Ritzels 42 in die eine oder die dazu entgegengesetzte Richtung kann das Innenprofil 31 entlang der beschriebenen bogenförmigen Verstellbahn im Außenprofil 32 verstellt werden.
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Um die Führung zu sichern, kann der Querschnitt des Innenprofils 31 T-förmig sein, mit seitlich vorstehenden, dem Bogenverlauf folgenden Führungsvorsprüngen 34, die in korrespondierende, ebenfalls bogenförmigen Führungsnuten 24 im seitlichen Querschnitt der U-förmigen Nut des Außenprofils 21 eingreifen. Dadurch wird eine formschlüssige Führung und gleichzeitige Halterung der Führungsprofile 21 und 31 realisiert, wie dies von linearen T-Nut-Führungen bekannt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenksäule
- 10
- Karosseriewand
- 2
- Trageinheit
- 21
- Außenprofil
- 22
- Konsole
- 3
- Stelleinheit
- 31
- Innenprofil
- 32
- Lenkrad
- 33
- Längsachse
- 4
- Verstellantrieb
- 41
- Motor
- 42
- Ritzel
- 43
- Zahnstange
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008062706 B3 [0004]
- DE 102018129264 A1 [0029]
