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Die Erfindung betrifft eine Lenkungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Derartige Lenkungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Kraftwagen wie beispielsweise Personenkraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Die jeweilige Lenkungsvorrichtung weist ein Mantelrohr sowie eine um eine Drehachse relativ zu dem Mantelrohr drehbare Lenkeinheit auf, welche eine zumindest teilweise in dem Mantelrohr angeordnete und um die Drehachse relativ zu dem Mantelrohr drehbare Lenkspindel sowie eine auch als Lenkrad bezeichnete Lenkhandhabe aufweist. Das Lenkrad ist drehfest mit der Lenkspindel verbunden und somit um die Drehachse relativ zu dem Mantelrohr mit der Lenkspindel mitdrehbar. Das Lenkrad kann beispielsweise von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt und dadurch um die Drehachse relativ zu dem Mantelrohr gedreht werden, wodurch Fahrzeugräder des Kraftfahrzeugs gelenkt, das heißt verschwenkt, werden können. Hierdurch können Fahrspurwechsel, Richtungsänderungen und Kurvenfahrten des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer bewirkt werden. Die jeweilige Lenkungsvorrichtung weist außerdem einen Lenkwinkelsensor auf, mittels welchem Lenkwinkel, um die die Lenkeinheit gedreht wird, erfasst werden können. Die jeweilige Lenkungsvorrichtung weist außerdem ein Schaltermodul mit wenigstens einem Bedienelement auf. Eine Person kann das Bedienelement betätigen, wodurch beispielsweise wenigstens eine Funktion des Kraftfahrzeugs bewirkt werden kann.
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Das Schaltermodul ist auf dem Mantelrohr angeordnet. Dadurch umgibt oder umgreift das Schaltermodul das Mantelrohr in um die Drehachse verlaufender Umfangsrichtung des Mantelrohrs und somit der Lenkspindel zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, umlaufend. Vorgesehen ist auch eine Wickelfederkassette zum Übertragen von elektrischen Signalen zwischen dem Bedienelement und wenigstens einem weiteren Bauelement des Kraftfahrzeugs. Betätigt beispielsweise der Fahrer das Bedienelement, so stellt das Bedienelement beispielsweise ein elektrisches Signal bereit, welches über die Wickelfederkassette an das genannte, weitere Bauelement übermittelt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise das weitere Bauelement ein elektrisches Signal bereitstellen, welches über die Wickelfederkassette an das Bedienelement übertragen werden kann. Eine solche Wickelfederkassette ist beispielsweise in der
EP 2 094 535 A1 offenbart. Ferner offenbart die
DE 10 2011 006 943 A1 eine Lenkeinrichtung mit einer solchen Wickelfederkassette, die beispielsweise auch aus der
DE 41 13 011 hervorgeht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lenkungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lenkungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Lenkungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu verbessern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Wickelfederkassette und der Lenkwinkelsensor zumindest auf einem Teilbereich des Schaltermoduls, insbesondere auf einer Befestigungshülse des Schaltermoduls, angeordnet sind und dadurch zumindest den Teilbereich des Schaltermoduls in um die Drehachse verlaufender Umfangsrichtung des Mantelrohrs und somit der Lenkspindel zumindest teilweise umlaufend umgeben, insbesondere umgreifen.
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Alternativ ist es denkbar, dass sich sowohl die Wickelfederkassette als auch der Lenkwinkelsensor in axialer Richtung des Mantelrohrs und somit entlang der Drehachse betrachtet jeweils vollständig an das Schaltermodul beziehungsweise den Teilbereich anschließen, sodass das Schaltermodul insbesondere über seine vollständige, in axialer Richtung des Mantelrohrs verlaufende Erstreckung in radialer Richtung des Mantelrohrs nach außen hin betrachtet überlappungsfrei sowohl zur Wickelfederkassette als auch zum Lenkwinkelsensor angeordnet ist, wobei es dabei vorzugsweise vorgesehen ist, dass ein erster Teil eines Längenbereichs des Mantelrohrs in Umfangsrichtung des Mantelrohrs von der Wickelfederkassette und ein sich in Umfangsrichtung des Mantelrohrs an den ersten Teil, insbesondere direkt, anschließender zweiter Teil des Längenbereiches des Mantelrohrs in Umfangsrichtung des Mantelrohrs von dem Lenkwinkelsensor umgeben ist, wobei es ganz vorzugsweise vorgesehen ist, dass der erste Teil nicht von dem Lenkwinkelsensor und der zweite Teil nicht von der Wickelfederkassette in Umfangsrichtung des Mantelrohrs umgeben ist.
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Ferner ist es denkbar, dass sich die Wickelfederkassette und der Lenkwinkelsensor in axialer Richtung des Mantelrohrs jeweils vollständig an das Schaltermodul beziehungsweise den Teilbereich anschließen, wobei die Wickelfederkassette und der Lenkwinkelsensor in axialer Richtung des Mantelrohrs betrachtet zumindest teilweise ineinander angeordnet sind, insbesondere derart, dass die Wickelfederkassette auf dem Lenkwinkelsensor angeordnet ist, sodass die Wickelfederkassette den Lenkwinkelsensor in Umfangsrichtung des Mantelrohrs zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, umlaufend umgibt.
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Durch die Erfindung kann eine besonders geringe axiale, das heißt entlang der Drehachse verlaufende, auch als Tiefe bezeichnete, Länge einer durch das Schaltermodul, die Wickelfederkassette und den Lenkwinkelsensor gebildeten Baugruppe realisiert werden, sodass im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen in axialer Richtung des Mantelrohrs zusätzlicher Bauraum geschaffen werden kann. Dieser zusätzliche Bauraum kann beispielsweise genutzt werden, um eine vorteilhafte, axiale Länge beziehungsweise Tiefe des Lenkrads und/oder eine besonders vorteilhafte Positionierung des Lenkrads insbesondere entlang der Drehachse realisieren zu können. Dabei liegen der Erfindung insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Die Stear-by-Wire-Technologie und hochautonomes Fahren ermöglichen ein zeitweises Entfernen des Lenkrads aus einem direkten Zugriffsbereich des Fahrers, zum Beispiel durch Zurückziehen des Lenkrads in Richtung Cockpit beziehungsweise Instrumententafel, beispielsweise um 100 Millimeter. Enge Bauräume im Fahrzeug insbesondere im Bereich des Cockpits können es gegebenenfalls erfordern, einen insbesondere als Frontairbag ausgebildeten Airbag dennoch an oder in dem Lenkrad oder in dessen Bereich anzuordnen. Da der Airbag bei seiner Auslösung im rückgezogenen Zustand des Lenkrads mehr Weg zwischen dem Fahrer und einer Abstützung des Airbags am Cockpit überbrücken muss und/oder zusätzliche Funktionen zur Energie-Absorption beinhalten sollte, da die oben beispielhaft genannten 100 Millimeter als bislang zur Verfügung stehender Crash-Weg oder zur Verfügung stehende Crash-Weg-Länge zur Energieabsorption entfallen, benötigt der Airbag bereits in seinem gepackten Zustand mehr Volumen. Derzeitige und zukünftige Designs limitieren jedoch einen Volumenzuwachs des Airbags im Lenkrad in der Breite, das heißt in Fahrzeugquerrichtung (y) und in der Höhe, das heißt in Fahrzeughochrichtung (z) beziehungsweise im Durchmesser. In axialer Richtung des Mantelrohrs und somit entlang der Drehachse der Lenkeinheit (Lenkspindel und Lenkrad) betrachtet sind die Bauräume ebenfalls begrenzt, auch bei Stear-by-Wire-Anwendungen, insbesondere im Hinblick auf eine Stirnwand, wenigstens einen oder mehrere Aktoren zum Bewirken eines haptischen Feedbacks, mithin einer haptischen Rückmeldung für die Stear-by-Wire-Lenksäule etc. Durch die Erfindung kann im Bereich des auch als Mantelrohrschalter-Modul bezeichneten Schaltermoduls zwischen dem Lenkrad und der Lenksäule Bauraum entlang der Drehachse und somit beispielsweise zumindest in Fahrzeuglängsrichtung (x) geschaffen werden, wobei dieser Bauraum beispielsweise einem dann tieferen Lenkrad mit einem größeren Airbag zugutekommen kann. Mit anderen Worten ist es denkbar, an oder insbesondere in dem Lenkrad einen Airbag mit einem besonders großen Volumen anordnen zu können. Ermöglicht kann dies insbesondere dadurch werden, dass die Lenkeinheit insbesondere aufgrund von Stear-by-Wire höchstens um weit weniger als 360 Grad gedreht werden muss, mithin ein maximaler Lenkwinkel, um welchen die Lenkeinheit höchstens gedreht werden kann, wesentlich geringer als 360 Grad ist, sodass beispielsweise eine in Umfangsrichtung des Mantelrohrs verlaufende Erstreckung des Lenkwinkelsensors von höchstens +/-200 Grad ausreicht. Somit kann gegebenenfalls ein äußerer Durchmesser für die Wickelfederkassette genutzt werden. In der Folge kann eine besonders vorteilhafte, entlang der Drehachse und/oder in Fahrzeughochrichtung betrachtet verlaufende Anordnung des Lenkwinkelsensors realisiert werden, der beispielsweise über oder auf oder unter der Wickelfederkassette angeordnet werden kann. Ein besonders großer Bauraum entlang der Drehachse kann insbesondere dann geschaffen werden, wenn sowohl die Wickelfederkassette als auch der Lenkwinkelsensor auf dem Schaltermodul, insbesondere auf einer Befestigungshülse des Schaltermoduls, angeordnet sind. Außerdem ermöglicht beispielsweise die Erfindung eine technische Aufwertung einer Aufsteckverbindung des Schaltermoduls zu dem Mantelrohr, insbesondere über die beispielsweise eng tolerierte Befestigungshülse, welche insbesondere als eine Metall-Hülse ausgebildet sein kann. Somit kann insbesondere dem Merkmal, dass die Wickelfederkassette und der Lenkwinkelsensor auf dem Schaltermodul angeordnet sind und dadurch das Schaltermodul in Umfangsrichtung des Mantelrohrs zumindest teilweise umgeben, verstanden werden, dass die Wickelfederkassette und der Lenkwinkelsensor zumindest auf einem Teilbereich des Schaltermoduls angeordnet sind und dadurch zumindest den Teilbereich in Umfangsrichtung des Mantelrohrs zumindest teilweise umgeben, wobei der Teilbereich insbesondere die zuvor genannte Befestigungshülse sein kann, über welche oder mittels welcher das Schaltermodul auf dem Mantelrohr angeordnet und/oder an dem Mantelrohr befestigt ist. Insbesondere ermöglicht die Erfindung die Schaffung von zusätzlichem Bauraum entlang der Drehachse betrachtet, ohne jedoch eine Gesamtlänge einer durch das Lenkrad mit dem darin angeordneten Airbag, das Schaltermodul und die Lenksäule umfassenden Baueinheit zu beeinflussen. Hierdurch kann insbesondere ein besonders großes Volumen des an oder in dem Lenkrad angeordneten Airbags geschaffen werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Längsschnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Lenkungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug;
- 2 eine schematische Vorderansicht der ersten Ausführungsform;
- 3 eine schematische Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Lenkungsvorrichtung;
- 4 eine schematische Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Lenkungsvorrichtung;
- 5 eine schematische Längsschnittansicht einer vierten Ausführungsform der Lenkungsvorrichtung; und
- 6 eine schematische Längsschnittansicht einer fünften Ausführungsform der Lenkungsvorrichtung.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine erste Ausführungsform einer Lenkungsvorrichtung 10 für ein auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Die Lenkungsvorrichtung 10 weist ein Mantelrohr 12 und eine in 1 besonders schematisch dargestellte Lenkeinheit 14 auf, welche um eine Drehachse 16 relativ zu dem Mantelrohr 12 drehbar ist. Die Lenkeinheit 14 umfasst eine zumindest teilweise in dem Mantelrohr 12 angeordnete Lenkspindel 18 und ein auch als Lenkhandhabe bezeichnetes Lenkrad 20, welche drehfest mit der Lenkspindel 18 verbunden ist. Die Lenkungsvorrichtung 10 umfasst außerdem einen einfach auch als Sensor bezeichneten Lenkwinkelsensor 22 zum Erfassen von Lenkwinkeln der Lenkeinheit 14. Die Lenkungsvorrichtung 10 umfasst außerdem ein Schaltermodul 24, welches wenigstens ein in den Fig. nicht erkennbares Bedienelement aufweist. Das Schaltermodul 24 ist auf dem Mantelrohr 12 angeordnet. Das Schaltermodul 24 umfasst eine beispielsweise als Metallhülse ausgebildete Befestigungshülse 26, welche auf dem Mantelrohr 12 angeordnet ist. Beispielsweise ist das Schaltermodul 24 mittels der Befestigungshülse 26 an dem Mantelrohr 12 befestigt. Somit umgibt das Schaltermodul 24, insbesondere die Befestigungshülse 26, das Mantelrohr 12, insbesondere einen Längenbereich des Mantelrohrs 12, in um die Drehachse 16 verlaufender Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 und somit der Lenkspindel 18 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, umlaufend, wobei die Umfangsrichtung durch einen Doppelpfeil 28 veranschaulicht ist. Die Lenkungsvorrichtung 10 umfasst außerdem eine Wickelfederkassette 30 zum Übertragen von elektrischen Signalen zwischen dem Bedienelement und wenigstens einem weiteren Bauelement des Kraftfahrzeugs.
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Um nun eine axiale, das heißt entlang der Drehachse 16 verlaufende Länge einer durch das Schaltermodul 24, den Lenkwinkelsensor 22 und die Wickelfederkassette 30 gebildeten Baugruppe besonders gering halten zu können, ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass die Wickelfederkassette 30 und der Lenkwinkelsensor 22 auf dem Schaltermodul 24, insbesondere auf der Befestigungshülse 26, angeordnet sind und dadurch das Schaltermodul 24, insbesondere die Befestigungshülse 26, das heißt zumindest einen Längenbereich des Schaltermoduls 24, insbesondere der Befestigungshülse 26, in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 zumindest teilweise umlaufend umgeben, mithin umgreifen. Wie besonders gut in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass ein erster Teil des Längenbereichs des Schaltermoduls 24, insbesondere der Befestigungshülse 26, in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 von der Wickelfederkassette 30 und ein sich in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 an den ersten Teil anschließender, zweiter Teil des Längenbereiches des Schaltermoduls 24, insbesondere der Befestigungshülse 26, in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 von dem Lenkwinkelsensor 22 umgeben ist, insbesondere derart, dass der erste Teil in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 nicht von dem Lenkwinkelsensor 22 und der zweite Teil in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 nicht von der Wickelfederkassette 30 umgeben ist. Dies ist, wie aus 2 erkennbar ist, insbesondere derart realisiert, dass in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 betrachtet die Wickelfederkassette 30 an den Lenkwinkelsensor 22 und umgekehrt der Lenkwinkelsensor 22 an die Wickelfederkassette 30 anschließt, sodass sozusagen der Lenkwinkelsensor 22 und die Wickelfederkassette 30 in axialer Richtung des Mantelrohrs 12 und somit entlang der Drehachse 16 betrachtet zumindest teilweise auf gleicher Höhe angeordnet sind. Beispielsweise erstreckt sich der erste Teil in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 über einen Winkel von mehr als 180 Grad und weniger als 300 Grad, insbesondere über einen Winkel von 240 Grad. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass sich der zweite Teil in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 über einen Winkel von mehr als 60 Grad und weniger als 180 Grad erstreckt, insbesondere über einen Winkel von 120 Grad erstreckt.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Lenkungsvorrichtung 10. Bei der zweiten Ausführungsform sind die Wickelfederkassette 30 und der Lenkwinkelsensor 22 in axialer Richtung des Mantelrohrs 12 und somit entlang der Drehachse 16 betrachtet, insbesondere vollständig, aufeinanderfolgend angeordnet, wodurch die Wickelfederkassette 30 einen ersten Längenbereich des Schaltermoduls 24, insbesondere der Befestigungshülse 26, und der Lenkwinkelsensor 22 einen sich in axialer Richtung des Mantelrohrs 12 an den ersten Längenbereich des Schaltermoduls 24, insbesondere der Befestigungshülse 26, insbesondere direkt, anschließenden, zweiten Längenbereich des Schaltermoduls 24, insbesondere der Befestigungshülse 26, in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 zumindest teilweise umlaufend umgibt. Bei der in 3 gezeigten dritten Ausführungsform erstrecken sich sowohl die Wickelfederkassette 30 als auch der Lenkwinkelsensor 22 in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 betrachtet über weniger als 360 Grad, insbesondere über weniger als 250 Grad, um das Schaltermodul 24, insbesondere die Befestigungshülse 26, herum.
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4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Lenkungsvorrichtung 10. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der zweiten Ausführungsform, dass die Wickelfederkassette 30 und der Lenkwinkelsensor 22 und beispielsweise auch das Schaltermodul 24, insbesondere die Befestigungshülse 26, in axialer Richtung des Mantelrohrs 12 näher an dem Lenkrad 20 angeordnet sind als bei der zweiten Ausführungsform. Ferner ist es beispielsweise bei der dritten Ausführungsform vorgesehen, dass sich die Wickelfederkassette 30 in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 über mehr als 240 Grad, insbesondere über mehr als 300 Grad und insbesondere beispielsweise über 360 Grad, um das Schaltermodul 24, insbesondere um die Befestigungshülse 26, herum erstreckt.
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5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Lenkungsvorrichtung 10. Bei der vierten Ausführungsform schließt sich das Schaltermodul 24, insbesondere die Befestigungshülse 26, in axialer Richtung des Mantelrohrs 12 vollständig sowohl an die Wickelfederkassette 30 als auch an den Lenkwinkelsensor 22 an, insbesondere in eine von dem Lenkrad 20 wegweisende Richtung, sodass die Befestigungshülse 26 in radialer Richtung des Mantelrohrs 12 nach außen betrachtet weder durch die Wickelfederkassette 30 noch durch den Lenkwinkelsensor 22 überlappt ist. Ansonsten sind beispielsweise die Wickelfederkassette 30 und der Lenkwinkelsensor 22 wie bei der ersten Ausführungsform relativ zueinander angeordnet, sodass beispielsweise bei der vierten Ausführungsform die Wickelfederkassette 30 und der Lenkwinkelsensor 22 in axialer Richtung des Mantelrohrs 12 zumindest teilweise auf gleicher Höhe angeordnet sind.
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Schließlich zeigt 6 eine fünfte Ausführungsform der Lenkungsvorrichtung 10. Bei der fünften Ausführungsform schließt sich das Schaltermodul 24, insbesondere die Befestigungshülse 26, in axialer Richtung des Mantelrohrs 12 vollständig an die Wickelfederkassette 30 und den Lenkwinkelsensor 22 an, sodass auch bei der fünften Ausführungsform die Befestigungshülse 26 beziehungsweise das Schaltermodul 24 in radialer Richtung des Mantelrohrs 12 nach außen hin betrachtet weder durch die Wickelfederkassette 30 noch durch den Lenkwinkelsensor 22 überlappt ist. Bei der fünften Ausführungsform sind die Wickelfederkassette 30 und der Lenkwinkelsensor 22 in axialer Richtung des Mantelrohrs 12 betrachtet ineinander angeordnet, derart, dass die Wickelfederkassette 30 den Lenkwinkelsensor 22 in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, umlaufend umgibt. Beispielsweise erstreckt sich der Lenkwinkelsensor 22 in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 über weniger als 240 Grad, insbesondere über weniger als 180 Grad. Ferner ist es denkbar, dass sich die Wickelfederkassette 30 in Umfangsrichtung des Mantelrohrs 12 über mehr als 240 Grad, insbesondere über mehr als 300 Grad und dabei beispielsweise über 360 Grad erstreckt, insbesondere um das Mantelrohr 12 herum.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2094535 A1 [0003]
- DE 102011006943 A1 [0003]
- DE 4113011 [0003]
