DE102023102014A1

DE102023102014A1 - Begrenzer für eine energieabsorptionsverschiebung für eine lenksäule

Info

Publication number: DE102023102014A1
Application number: DE102023102014.5A
Authority: DE
Inventors: Jacob A. Caverly; James E. Rouleau; Randy W. Jones
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2022-01-31
Filing date: 2023-01-27
Publication date: 2023-08-03
Also published as: US20230242174A1; CN116513297A; US11958526B2

Abstract

Eine Lenksäulenanordnung umfasst einen Teleskopantriebsträger. Die Lenksäulenanordnung umfasst auch eine erste Ummantelung, die funktional mit der Teleskopantriebshalterung verbunden ist. Die Lenksäulenanordnung umfasst ferner eine zweite Ummantelung, wobei die erste Ummantelung relativ zur zweiten Ummantelung teleskopartig beweglich ist. Die Lenksäule umfasst weiterhin ein Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal, das einen Nockenabschnitt und einen Blockierabschnitt aufweist, wobei der Blockierabschnitt einen ersten Verlaufsbereich der ersten Ummantelung in einer ersten Position definiert, wobei ein Kontakt zwischen der Teleskopantriebshalterung und dem Nockenabschnitt den Blockierabschnitt aus einem ersten Ummantelungsweg heraus vorspannt, um einen zweiten, größeren Verlaufsbereich für die erste Ummantelung zu ermöglichen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Seriennr. 63/304,994, die am 31. Januar 2022 eingereicht wurde und deren Offenbarung hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die hier beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf Fahrzeuglenksysteme und insbesondere auf einen Begrenzer für eine Energieabsorptionsverschiebung für die Lenksäule.
HINTERGRUND
Ein Fahrzeug, wie z.B. ein Pkw, ein Lkw, ein Sport Utility Vehicle, ein Crossover, ein Mini-Van, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug, ein Geländewagen, ein Freizeitfahrzeug oder ein anderes geeignetes Fahrzeug, verfügt über verschiedene Lenksystemschemata, z.B. Steer-by-Wire- und Fahrerschnittstellenlenkung. Diese Lenksystemschemata umfassen in der Regel eine Lenksäule, die die Lenkeingabe in einen Ausgang umwandelt, der mit einem Lenkgestänge zusammenwirkt, um letztlich die Fahrzeugräder (oder andere Elemente) zur Kurvenfahrt des Fahrzeugs zu veranlassen. Einige Lenksäulen sind axial zwischen den Positionen verstellbar. In der Vergangenheit bestand eine Funktion axial verstellbarer Lenksäulen darin, die Position des Lenkrads flexibel zu gestalten und bequemere Fahrpositionen für unterschiedlich große Fahrer zu ermöglichen. Jetzt gibt es jedoch Möglichkeiten für einen wesentlich größeren Teleskopierverlauf, der auch als Stauverlauf bezeichnet werden kann (d.h. wenn das Lenkrad nicht benötigt wird). Beispielsweise könnte das Lenkrad weiter vom Fahrer entfernt umpositioniert werden, damit er andere Dinge tun kann, als das Fahrzeug zu bedienen, z.B. an einem Laptop arbeiten, wenn das Fahrzeug geparkt ist. Andere Beispiele sind Fahrzeuge mit autonomen Fahrfunktionen, bei denen das Lenkrad verstaut werden kann, wenn sich das Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus befindet.
Für einige Lenksäulen ist eine Begrenzung der axialen Gesamtverschiebungsdistanz der Energieabsorption (hier auch als „Hubdistanz“ bezeichnet) auf eine definierte Verschiebung erforderlich. Dies geschieht in der Regel durch eine feste Geometrie in einer Lenksäule, z.B. durch ein festes Gussteil, das die Bewegung der oberen Ummantelung stoppt. Zusätzliche Komplexität ergibt sich bei „verstaubaren“ Lenksäulen. Der verfügbare Verstauungs- /Teleskopierhub der Lenksäulenummantelung ist im Vergleich zu einer gewünschten Energieabsorptionshubdistanz viel größer. Herkömmliche, nicht verstaubare Lenksäulen haben einen Energieabsorptionshub, der größer ist als der Teleskopierhub der Lenksäulen. Die Ummantelung muss in der Lage sein, während der normalen Verstaufunktion die energieabsorbierende Hubzone zu durchlaufen, aber eine feste Begrenzerfunktion ist schwierig zu implementieren.
Frühere verstaubare Säulen, die eine Begrenzung des Energieabsorptionshubs erforderten, verwendeten eine pyrotechnische Stiftverlängerungsvorrichtung, die einen bewegungsbegrenzenden Stift in den Weg der den Hub ausführenden oberen Ummantelung bei einem Energieabsorptionsereignis ausfuhr. Pyrotechnische Vorrichtungen sind speziell und erfordern eine Interaktion mit dem Fahrzeug, um die Säule in den/die Energieabsorptionsmodus/-konfiguration zu versetzen. Pyrotechnische Vorrichtungen müssen unter besonderen Gesichtspunkten transportiert werden, erfordern eine Überwachung und spezielle Lagerung und sind kostspielig.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst eine Lenksäulenanordnung eine Teleskopantriebshalterung. Die Lenksäulenanordnung umfasst auch eine erste Ummantelung, die funktional mit der Teleskopantriebshalterung verbunden ist. Die Lenksäulenanordnung umfasst ferner eine zweite Ummantelung, wobei die erste Ummantelung relativ zur zweiten Ummantelung teleskopartig beweglich ist. Die Lenksäule umfasst weiterhin ein Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal, das einen Nockenabschnitt und einen Blockierabschnitt aufweist, wobei der Blockierabschnitt einen ersten Bewegungs-/Verlaufsbereich der ersten Ummantelung in einer ersten Position definiert, wobei der Kontakt zwischen der Teleskopantriebshalterung und dem Nockenabschnitt den Blockierabschnitt aus einem ersten Ummantelungsweg heraus vorspannt, um einen zweiten, größeren Bewegungs-/Verlaufsbereich für die erste Ummantelung zu ermöglichen.
Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung umfasst eine Lenksäulenanordnung eine erste Ummantelung. Die Lenksäulenanordnung umfasst auch eine zweite Ummantelung. Die Lenksäulenanordnung umfasst ferner eine dritte Ummantelung, wobei die erste Ummantelung und die dritte Ummantelung teleskopartig relativ zueinander und zur zweiten Ummantelung beweglich sind. Die Lenksäulenanordnung umfasst ferner ein Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal, das einen Nockenabschnitt und einen Blockierabschnitt aufweist, wobei der Blockierabschnitt einen ersten Verlaufsbereich der ersten Ummantelung in einer ersten Position definiert, wobei ein Kontakt zwischen der dritten Ummantelung und dem Nockenabschnitt den Blockierabschnitt aus einem ersten Ummantelungsweg heraus vorspannt, um einen zweiten, größeren Verlaufsbereich für die erste Ummantelung zu ermöglichen.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der vorliegenden Beschreibung in Verbindung genommen mit den Zeichnungen deutlicher.
Figurenliste
Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, wird in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders herausgestellt und im Einzelnen beansprucht. Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen deutlich, wobei:

1 allgemein ein Fahrzeug mit einem Lenksystem gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 eine Lenksäulenanordnung gemäß einer Ausführungsform mit drei oder mehr Ummantelungen ist;
3A-3D eine Reihe von Positionen der Lenksäulenanordnung von 2 während der Bewegung in einem Verstaumodus zeigen;
4A-4C eine Reihe von Positionen der Lenksäulenanordnung von 2 während der Bewegung in einem Energieabsorptionsmodus zeigen;
5 eine Draufsicht auf eine Lenksäulenanordnung gemäß einer Ausführungsform mit zwei Ummantelungen ist;
6A-6C eine Reihe von Positionen der Lenksäulenanordnung von 5 während der Bewegung in einem Verstaumodus zeigen; und
7A und 7B eine Reihe von Positionen der Lenksäulenanordnung von 5 während der Bewegung in einem Energieabsorptionsmodus zeigen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Diskussion bezieht sich auf verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung. Obwohl eine oder mehrere dieser Ausführungsformen detaillierter als andere diskutiert und/oder dargestellt sind, sollten die offengelegten Ausführungsformen nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, interpretiert oder anderweitig verwendet werden. Darüber sei dem Fachmann zu verstehen, dass die folgende Beschreibung eine breite Anwendung hat, und die Erörterung einer beliebigen Ausführungsform soll nur beispielhaft für diese Ausführungsform sein und nicht bedeuten, dass der Schutzumfang der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
Wie beschrieben verfügt ein Fahrzeug, wie z.B. ein Pkw, ein Lkw, ein Sport Utility Vehicle, ein Crossover, ein Mini-Van, ein Wasserfahrzeug, ein Flugzeug, ein Geländewagen, ein Freizeitfahrzeug oder ein anderes geeignetes Fahrzeug, über verschiedene Lenksystemschemata, z.B. Steer-by-Wire- (SbW-) und Fahrerschnittstellenlenkung. Diese Lenksystemschemata umfassen in der Regel eine Lenksäule, die die Lenkeingabe in einen Ausgang umwandelt, der mit einem Lenkgestänge zusammenwirkt, um letztlich die Fahrzeugräder (oder andere Elemente) zur Kurvenfahrt des Fahrzeugs zu veranlassen. Einige Lenksäulen sind axial zwischen den Positionen verstellbar. In der Vergangenheit bestand eine Funktion axial verstellbarer Lenksäulen darin, die Position des Lenkrads flexibel zu gestalten und bequemere Fahrpositionen für unterschiedlich große Fahrer zu ermöglichen. Jetzt gibt es jedoch Möglichkeiten für einen wesentlich größeren Teleskopierverlauf, der auch als Stauverlauf bezeichnet werden kann (d.h. wenn das Lenkrad nicht benötigt wird). So könnte beispielsweise das Lenkrad vollständig weg vom Fahrer umpositioniert werden, damit er andere Dinge als die Bedienung des Fahrzeugs tun kann, z.B. an einem Laptop arbeiten, wenn das Fahrzeug geparkt ist. Andere Beispiele sind Fahrzeuge mit autonomen Fahrfunktionen, bei denen das Lenkrad verstaut werden kann, wenn sich das Fahrzeug in einem autonomen Fahrmodus befindet.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen die verschiedenen Ausführungsformen gezeigt und beschrieben werden, ohne diese einzuschränken, werden Ausführungsformen einer axial verstellbaren Lenksäulenanordnung gezeigt, die eine Energieabsorptionsanordnung aufnimmt. Die axiale Verstellbarkeit kann sich aus einer Relativbewegung zwischen zwei oder mehr Lenksäulenteilen (z.B. Ummantelungen, Halterungen, Schienen und/oder dergleichen) ergeben, die eine axiale Bewegung dazwischen ermöglichen. Zum Beispiel ein erster Teil und ein zweiter Teil (und möglicherweise ein dritter Teil), die sich in einer relativen Teleskop-, Gleit- oder Translationsbewegung einstellen.
In 1 ist zunächst ein Fahrzeug 20 allgemein gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Das Fahrzeug 20 kann jedes geeignete Fahrzeug sein, wie z.B. ein Pkw, ein Lkw, ein Sport Utility Vehicle, ein Mini-Van, ein Crossover, ein beliebiges anderes Personenfahrzeug, ein geeignetes Nutzfahrzeug oder ein anderes geeignetes Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug 20 kann es sich zwar um ein Personenfahrzeug mit Rädern handeln, das für den Straßenverkehr bestimmt ist, doch können die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung auch für andere Fahrzeuge wie Flugzeuge, Traktoren, Boote oder andere geeignete Fahrzeuge gelten. Das Fahrzeug 20 kann ein Antriebssystem 30, wie z. B. ein Zündsystem, ein elektronisches System oder Kombinationen davon, umfassen.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 20 außerdem ein Lenksystem 40 umfassen. Das Lenksystem 40 kann als ein Lenksystem mit Fahrerschnittstelle, als autonomes Fahrsystem oder als System, das sowohl eine Fahrerschnittstellen- als auch autonome Lenkung ermöglicht, konfiguriert sein. Das Lenksystem kann eine Eingabevorrichtung 42, wie ein Lenkrad, umfassen, wobei ein Fahrer mechanisch eine Lenkeingabe durch Drehen des Lenkrads vornehmen kann. Eine Lenksäulenanordnung 44 umfasst eine Lenksäule 45, die sich entlang einer Achse von der Eingabevorrichtung 45 zu einer Ausgangsanordnung 46 erstreckt. Die Ausgangsanordnung 46 kann eine Ritzelwellenanordnung, eine I-Welle, ein Kardangelenk, Steer-by-Wire-Komponenten oder andere Merkmale umfassen, die üblicherweise gegenüber der Eingangsvorrichtung 42 angeordnet sind.
Die Lenksäule 45 kann mindestens zwei axial verstellbare Teile umfassen, z.B. eine obere Ummantelung 48 und eine untere Ummantelung 50, die axial zueinander verstellbar sind. Die mindestens zwei axial verstellbaren Teile können außerdem mindestens eine mittlere Ummantelung 49 umfassen, die zwischen der oberen Ummantelung 48 und der unteren Ummantelung 50 angeordnet ist. Die axiale Bewegung kann gleitende, teleskopische, translatorische, andere axiale Bewegungen oder Kombinationen davon umfassen. Die Lenksäulenanordnung 44 kann ein Bauteil wie z.B. eine Montagehalterung, ein Servounterstützungsgehäuse, eine Ausgangsanordnung, eine Lenkgetriebeanordnung, ein Karosserieaufbau und/oder ein anderes Bauteil als die Ummantelungen 48, 49, 50 umfassen. Eine Axialaktoranordnung 52 kann vorgesehen sein, um die axiale Einstellung der oberen Ummantelung 48 und in einigen Ausführungsformen der mittleren Ummantelung 49 relativ zur unteren Ummantelung 50 zu betätigen.
Eine Lenkgetriebeanordnung 54 kann über eine Lenkgetriebeeingangswelle 56 mit der Ausgangsanordnung 46 verbunden sein. Die Lenkgetriebeanordnung 54 kann als Lenkgetriebe mit Zahnstange und Ritzel, als Kugelumlauf-Lenkgetriebe oder als andere Arten von Lenkgetrieben, die mit autonomen und fahrergesteuerten Lenksystemen verbunden sind, konfiguriert sein. Die Lenkgetriebeanordnung 54 kann dann über eine Abtriebswelle 60 mit einer Antriebsachse 58 verbunden werden. Die Abtriebswelle 60 ist mit der Lenkgetriebeanordnung 54 funktional so verbunden, dass eine Drehung der Lenkgetriebeeingangswelle 56 eine entsprechende Bewegung der Abtriebswelle 60 bewirkt und die Antriebsachse zum Drehen der Räder 62 veranlasst.
In 2 ist eine „Ausführungsform mit drei Ummantelungen“ der Lenksäule 45 detaillierter dargestellt. Die Lenksäule 45 umfasst insbesondere die obere Ummantelung 48, die mittlere Ummantelung 49 und die untere Ummantelung 50. Innerhalb der oberen Ummantelung 50 befindet sich eine Lenkwelle 70, mit deren einem Ende die Lenkeingabevorrichtung 42 verbunden sein kann. Wie hier beschrieben, ist die obere Ummantelung 48 relativ zur mittleren Ummantelung 49 und zur unteren Ummantelung 50 axial verstellbar. Die mittlere Ummantelung 49 ist ebenfalls relativ zur unteren Ummantelung 50 axial verstellbar. Die axiale Verstellbarkeit ermöglicht eine Bewegung über einen normalen axialen Bereich im manuellen Fahrbetrieb (kann als „Komfortbereich“ bezeichnet werden"). Im Komfortbereich ist die Energieabsorption mit einem Energieabsorptionssystem 64 erwünscht und funktionsfähig. Die axiale Verstellbarkeit ermöglicht auch eine Bewegung aus einer ausgefahrenen Position der Lenksäule 45 in einen eingefahrenen Bereich von Positionen, der als „verstauter“ Bereich von Positionen bezeichnet werden kann. In einigen Ausführungsformen sind die mittlere Ummantelung 49 und die obere Ummantelung 48 so weit einziehbar, dass jeder dieser Ummantelungen 48, 49 vollständig - oder im Wesentlichen vollständig - innerhalb der unteren Ummantelung 50 (d.h. bündig) positioniert ist. So kann es beispielsweise von Vorteil sein, die Eingabevorrichtung 42 während des autonomen Fahrens an einem Verstauort zu platzieren.
Im Betrieb bewirkt die Axialaktoranordnung 52 eine axiale Bewegung zwischen der oberen Ummantelung 48, der mittleren Ummantelung 49 und der unteren Ummantelung 50, um zwischen der ausgefahrenen Position, der eingefahrenen Position und allen Zwischenpositionen zu verstellen. Die Axialaktoranordnung 52 umfasst einen Motor 67, der funktional mit einer Leitspindel 68 gekoppelt ist, um die Drehung der Leitspindel 68 anzutreiben. Eine Teleskopantriebshalterung 69 mit eine Mutternmerkmal steht in Gewindeeingriff mit einer Außenfläche der Leitspindel 68, so dass die Drehung der Leitspindel 68 zu einer axialen Bewegung der Teleskopantriebshalterung 69 entlang der Leitspindel 68 führt. Die Teleskop-Antriebshalterung 69 ist funktional mit der oberen Ummantelung 48 gekoppelt, um die obere Ummantelung 48 relativ zur unteren Ummantelung 50 axial anzutreiben. Die gekoppelte Beziehung zwischen der oberen Ummantelung 48 und der mittleren Ummantelung 49 ermöglicht auch eine axiale Bewegung der mittleren Ummantelung 49. Die funktionale Kopplung zwischen der oberen Ummantelung 48 und der Teleskopantriebshalterung 69 kann direkt oder indirekt erfolgen. In einem Beispiel können ein oder mehrere mechanische Befestigungselemente (z.B. Schrauben) die Teleskopantriebshalterung 69 mit der oberen Ummantelung 48 koppeln. In einem anderen, nicht einschränkenden Beispiel kann die Teleskopantriebshalterung 69 mit der oberen Ummantelung 48 durch eine Reibklammer oder Ähnliches gekoppelt sein. Die vorangegangenen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung, und es sind auch andere Kopplungsanordnungen denkbar.
Das Energieabsorptionssystem 64 ist mit der oberen Ummantelung 48 gekoppelt und verschiebt sich axial mit der oberen Ummantelung 48 während der normalen axialen Bewegung der oberen Ummantelung 48. Bei einem Aufprallereignis, bei dem die Energieabsorption von Vorteil ist, rollt das Energieabsorptionssystem 64 einen Energieabsorptionsriemen 72 aus, um die Aufprallenergie zu absorbieren, wenn sich die obere Ummantelung 48 schnell aus der ausgefahrenen Position in die eingezogene Position bewegt. Die Energieabsorption mit dem Energieabsorptionssystem 64 ist vorteilhaft, wenn sich die obere Ummantelung 48 im Komfortbereich befindet, aber nur ein bestimmter Bereich des Zusammenschiebens/Verlaufs der oberen Ummantelung 48 während eines Aufprallereignisses gewünscht ist. Die hier offenbarten Ausführungsformen schränken die Zusammenschiebbewegung ein, lassen aber einen vollen Bereich an axialem Verlauf zum Verstauen der Lenksäule 45 zu.
Wie dargestellt, ist ein Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80 mit der unteren Ummantelung 50 funktional verbunden, aber es ist denkbar, dass das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80 mit einem anderen Aufbau gekoppelt ist. Das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80 ist als mechanischer Haken dargestellt, der um eine Achse schwenkbar ist, an der das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80 mit der unteren Ummantelung 50 gekoppelt ist, aber es versteht sich von selbst, dass auch andere mechanische Merkmale mit unterschiedlichen Geometrien verwendet werden können. Das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80 ist in der Bahn der oberen Ummantelung 48 angeordnet, um die Bewegung der oberen Ummantelung 48 nach dem Energieabsorptionshub bei einem Aufprallereignis zu stoppen, ermöglicht jedoch das Verstauen der gesamten Lenksäule während des normalen Teleskopier-/Verstauvorgangs durch die Teleskopierbewegung der oberen Ummantelung 48 und der mittleren Ummantelung 49. Daher stellt das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80 eine bimodale Anordnung dar, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Lenksäule 45 funktioniert. Insbesondere sind ein Betriebszustand während der Stau-/Teleskopfunktion und ein weiterer Betriebszustand während einer Energieabsorptionsfunktion aktiviert.
Bei schwenkbaren Ausführungen des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 80 ist eine Torsionsfeder in Kontakt mit dem Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80, um das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80 in den ersten Ummantelungsweg drehend vorzuspannen. Bei zumindest teilweise verschiebbaren Ausführungen des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 80 stehen andere Arten von Federn, die zu einer linearen Vorspannung fähig sind, in Kontakt mit dem Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80, um das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80 in den ersten Ummantelungsweg vorzuspannen.
Die 3A-3D zeigen eine Bewegung der Lenksäule 45 während des Teleskopier-/Verstaumodus. Insbesondere tritt die mittlere Ummantelung 49 bei der Bewegung der Lenksäule 45 aus einer ausgefahrenen Position (3A) mit einem Nockenabschnitt 82 des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 80 in Kontakt, wodurch das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80 in eine Position gedreht wird, die eine weitere Teleskopierbewegung der oberen Ummantelung 48 nicht behindert (3B und 3C). Daher können die obere Ummantelung 48 und die mittlere Ummantelung 49 frei teleskopartig in eine vollständig verstaute Position verschoben werden (3D). Obwohl die Drehung des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 80 dargestellt ist, kann der Nockenabschnitt 82 auch eine Rampe sein, die zu einer Translation des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 80 oder einer Kombination aus Translation und Drehung führt.
Die 4A-4C zeigen die Bewegung der Lenksäule 45 während des Energieabsorptionsmodus. Insbesondere bei der Bewegung aus einer ausgefahrenen Position (4A) der Lenksäule entkoppelt sich die obere Ummantelung 48 mechanisch von der Teleskopantriebshalterung 69 und bewegt sich relativ zur stationären mittleren Ummantelung 49 (4B). Die Entkopplung der oberen Ummantelung 48 von der Teleskopantriebshalterung 69 erfolgt durch eine ausreichende Kraft, die auf die obere Ummantelung 48 relativ zur Teleskopantriebshalterung 69 ausgeübt wird. Die Entkopplung kann in einigen Ausführungsformen durch Abscheren einer Schraubverbindung (oder eines anderen mechanischen Befestigungsmittels) zwischen den beiden Bauteilen erfolgen. Bei anderen Ausführungsformen kann es erforderlich sein, dass die Teleskopantriebshalterung 69 relativ zu einer Reibungsklemme oder dergleichen gleitet. Wie oben beschrieben, sind andere Kopplungsanordnungen der oberen Ummantelung 48 und der Teleskopantriebshalterung 69 denkbar und liegen voll im Schutzumfang der hier offengelegten Ausführungsformen. Solche alternativen Kopplungen würden alternative Entkopplungsverfahren nach sich ziehen, schränken aber die Offenbarung nicht ein. Ohne Kontakt zwischen der mittleren Ummantelung 49 und dem Nockenabschnitt 82 des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 80, um das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 80 aus dem Weg der oberen Ummantelung 48 vorzuspannen, wird die obere Ummantelung 48 durch einen Haken 84 (oder ein anderes Hindernis, das allgemein als „Blockierabschnitt“ bezeichnet wird) des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 80 blockiert, um eine Verlagerungsgrenze während eines Aufpralls zu definieren (4C).
In 5 ist eine „Ausführungsform mit zwei Ummantelungen“ der Lenksäule ausführlicher dargestellt und mit der Bezugszeichen 145 bezeichnet. Insbesondere umfasst die Lenksäule 145 eine obere Ummantelung 148 und eine untere Ummantelung 150. Innerhalb der oberen Ummantelung 150 befindet sich eine Lenkwelle 170,mit deren einem Ende die Lenkeingabevorrichtung 42 verbunden sein kann. Wie hier beschrieben, ist die obere Ummantelung 148 relativ zur unteren Ummantelung 150 axial verstellbar. Die axiale Verstellbarkeit ermöglicht eine Bewegung über einen normalen axialen Bereich im manuellen Fahrbetrieb (kann als „Komfortbereich“ bezeichnet werden"). Im Komfortbereich ist die Energieabsorption mit einem Energieabsorptionssystem 164 erwünscht und funktionsfähig. Die axiale Verstellbarkeit ermöglicht auch eine Bewegung aus einer ausgefahrenen Position der Lenksäule 145 in einen eingefahrenen Bereich von Positionen, der als „verstauter“ Bereich von Positionen bezeichnet werden kann. In einigen Ausführungsformen ist die obere Ummantelung 148 so weit einziehbar, dass die Position der oberen Ummantelung 148 vollständig - oder im Wesentlichen vollständig - innerhalb der unteren Ummantelung 150 liegt (d.h. bündig ist). So kann es beispielsweise von Vorteil sein, die Eingabevorrichtung 42 während des autonomen Fahrens an einem Verstauort zu platzieren.
Im Betrieb bewirkt die Axialaktoranordnung 52 eine axiale Bewegung zwischen der oberen Ummantelung 148 und der unteren Ummantelung 150, um zwischen der ausgefahrenen Position, der eingefahrenen Position und allen Zwischenpositionen zu verstellen. Wie im Zusammenhang mit der „Ausführung mit drei Ummantelungen“ beschrieben, umfasst die Axialaktoranordnung 52 einen Motor 67, der mit einer Leitspindel 68 funktional gekoppelt ist, um die Drehung der Leitspindel 68 anzutreiben. Eine Teleskopantriebshalterung 69 mit einem Mutternmerkmal steht in Gewindeeingriff mit einer Außenfläche der Leitspindel 68, so dass eine Drehung der Leitspindel 68 zu einer axialen Bewegung der Teleskopantriebshalterung 69 entlang der Leitspindel 68 führt. Die Teleskop-Antriebshalterung 69 ist funktional mit der oberen Ummantelung 148 gekoppelt, um die obere Ummantelung 148 relativ zur unteren Ummantelung 150 axial anzutreiben. Die funktionale Kopplung zwischen der oberen Ummantelung 148 und der Teleskopantriebshalterung 69 kann direkt oder indirekt erfolgen. In einem Beispiel können ein oder mehrere mechanische Befestigungselemente (z.B. Schrauben) die Teleskopantriebshalterung 69 mit der oberen Ummantelung 148 koppeln. In einem anderen, nicht einschränkenden Beispiel kann die Teleskopantriebshalterung 69 mit der oberen Ummantelung 148 durch eine Reibklammer oder Ähnliches funktional gekoppelt sein. Die vorangegangenen Beispiele dienen lediglich der Veranschaulichung, und es sind auch andere Kopplungsanordnungen denkbar.
Wie auch im Zusammenhang mit der „Ausführungsform mit drei Ummantelungen“ beschrieben, ist das Energieabsorptionssystem 64 mit der oberen Ummantelung 148 gekoppelt und verschiebt sich axial mit der oberen Ummantelung 148 während der normalen axialen Bewegung der oberen Ummantelung 148. Bei einem Aufprallereignis, bei dem die Energieabsorption von Vorteil ist, rollt das Energieabsorptionssystem 64 einen Energieabsorptionsriemen 72 aus, um die Aufprallenergie zu absorbieren, wenn sich die obere Ummantelung 148 schnell aus der ausgefahrenen Position in die eingezogene Position bewegt. Die Energieabsorption mit dem Energieabsorptionssystem 64 ist vorteilhaft, wenn sich die obere Ummantelung 148 im Komfortbereich befindet, aber nur ein bestimmter Bereich des Zusammenschiebens/Verlaufs der oberen Ummantelung 148 während eines Aufprallereignisses gewünscht ist. Die hier offenbarten Ausführungsformen schränken die Klappbewegung ein, erlauben aber einen vollen Bereich an axialem Verlauf zum Verstauen der Lenksäule 145.
In den 6A bis 6C ist ein Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180 mit der unteren Ummantelung 150 gekoppelt, aber es ist denkbar, dass das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180 mit einem anderen Aufbau gekoppelt ist. Das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180 ist als mechanischer Haken dargestellt, der um eine Achse schwenkbar ist, an der das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180 mit der unteren Ummantelung 150 gekoppelt ist, aber es versteht sich von selbst, dass auch andere mechanische Merkmale mit unterschiedlichen Geometrien verwendet werden können. Das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180 ist im Weg der oberen Ummantelung 148 angeordnet, um eine Bewegung der oberen Ummantelung 148 nach dem Energieabsorptionshub bei einem Aufprallereignis zu stoppen, ermöglicht jedoch das Verstauen der gesamten Lenksäule während des normalen Teleskopier-/Verstaubetriebs durch die Teleskopierbewegung der oberen Ummantelung 148. Daher stellt das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180 eine bimodale Einheit dar, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Lenksäule 145 arbeitet. Insbesondere ist ein Betriebszustand während der Stau-/Teleskopfunktion aktiviert und ein weiterer Betriebszustand während einer Energieabsorptionsfunktion aktiviert.
Bei schwenkbaren Ausführungen des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 180 ist eine Torsionsfeder in Kontakt mit dem Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180, um das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180 in den ersten Ummantelungsweg drehend vorzuspannen. Bei zumindest teilweise verschiebbaren Ausführungen des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 180 stehen andere Arten von Federn, die zu einer linearen Vorspannung fähig sind, in Kontakt mit dem Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180, um das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180 in den ersten Ummantelungsweg vorzuspannen.
6A-6C zeigen die Bewegung der Lenksäule 145 während des Teleskopier-/Verstaumodus. Insbesondere tritt die Teleskopantriebshalterung 69 bei der Bewegung der Lenksäule 145 aus einer ausgefahrenen Position (6A) mit einem Nockenabschnitt 182 des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 180 in Eingriff, wodurch das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180 in eine Position gedreht wird, die eine weitere Teleskopierbewegung der oberen Ummantelung 148 nicht behindert (6B). Daher kann die obere Ummantelung 148 frei in eine vollständig verstaute Position teleskopieren (6C). Obwohl die Drehung des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 80 dargestellt ist, kann der Nockenabschnitt 82 auch eine Rampe sein, die zu einer Translation des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 80 oder einer Kombination aus Translation und Drehung führt.
Die 7A und 7B zeigen eine Bewegung der Lenksäule 145 mit zwei Ummantelungen während des Energieabsorptionsmodus. Insbesondere bei Bewegung aus einer ausgefahrenen Position (7A) der Lenksäule 145 entkoppelt sich die obere Ummantelung 148 mechanisch von der Teleskopantriebshalterung 69 und führt unabhängig von der Teleskopantriebshalterung 69 eine Hubbewegung aus. Die Entkopplung der oberen Ummantelung 48 von der Teleskopantriebshalterung 69 erfolgt durch eine ausreichende Kraft, die auf die obere Ummantelung 148 relativ zur Teleskopantriebshalterung 69 ausgeübt wird. Die Entkopplung kann in einigen Ausführungsformen durch Abscheren einer Schraubverbindung (oder eines anderen mechanischen Befestigungsmittels) zwischen den beiden Bauteilen erfolgen. Bei anderen Ausführungsformen kann es erforderlich sein, dass die Teleskopantriebshalterung 69 relativ zu einer Reibungsklemme oder dergleichen gleitet. Wie oben beschrieben, sind andere Kopplungsanordnungen der oberen Ummantelung 148 und der Teleskopantriebshalterung 69 denkbar und liegen voll im Schutzumfang der hier offengelegten Ausführungsformen. Solche alternativen Kopplungen würden alternative Entkopplungsverfahren nach sich ziehen, schränken aber die Offenbarung nicht ein. Ohne Kontakt zwischen der Teleskopantriebshalterung 69 und dem Nockenabschnitt 182 des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 180, um das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal 180 aus dem Weg der oberen Ummantelung 148 vorzuspannen, wird die obere Ummantelung 148 durch einen Haken 184 (oder ein anderes Hindernis, das allgemein als „Blockierabschnitt“ bezeichnet wird) des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals 180 blockiert, um eine Verschiebungsgrenze zu definieren (7B).
Die hierin offenbarten Ausführungsformen stellen eine Vorrichtung 80, 180 zum Arretieren der Energieabsorptionsbewegung der Lenksäule 45, 145 bereit, sobald eine vorgeschriebene Hubdistanz erreicht worden ist. Die Vorrichtung 80, 180 wird durch die Bewegung der Teleskopier-/Verstaubauteile mechanisch in Eingriff und außer Eingriff gebracht. Die Vorrichtung sorgt für eine ungehinderte Verstau-/Teleskopierbetätigung unter normalen Betriebsbedingungen, bietet jedoch eine Hemmschwelle für die Fahrt und ein Arretieren der Bewegung, sobald die Energieabsorptionsfunktion der Säule aktiviert und erschöpft ist.
Obgleich die Erfindung ausführlich mit nur einer begrenzten Zahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist leicht zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf solche offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist. Vielmehr kann die Erfindung abgewandelt werden, um jede Zahl von Veränderungen, Abänderungen, Ersetzungen oder äquivalenten Anordnungen, die bislang nicht beschrieben wurden, die aber in den Schutzumfang der Erfindung fallen, einzuschließen. Obgleich zusätzlich verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, ist es zu verstehen, dass Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Darüber hinaus kann jedes Merkmal, jedes Element, jedes Bauteil oder jeder Vorteil einer der Ausführungsformen auch bei allen anderen Ausführungsformen verwendet werden. Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt anzusehen.

Claims

Lenksäulenanordnung, umfassend: eine Teleskopantriebshalterung; eine erste Ummantelung, die funktional mit der Teleskopantriebshalterung verbunden ist; eine zweite Ummantelung, wobei die erste Ummantelung relativ zur zweiten Ummantelung teleskopartig beweglich ist; und ein Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal, das einen Nockenabschnitt und einen Blockierabschnitt aufweist, wobei der Blockierabschnitt einen ersten Verlaufsbereich der ersten Ummantelung in einer ersten Position definiert, wobei ein Kontakt zwischen der Teleskopantriebshalterung und dem Nockenabschnitt den Blockierabschnitt aus einem ersten Ummantelungsweg heraus vorspannt, um einen zweiten, größeren Verlaufsbereich für die erste Ummantelung zu ermöglichen.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal schwenkbar mit der zweiten Ummantelung gekoppelt ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 2, ferner mit einer Torsionsfeder, die mit dem Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal in Kontakt steht, um das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal in den ersten Ummantelungsweg vorzuspannen.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal gleitend mit der zweiten Ummantelung gekoppelt ist, um eine Translation des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals zu ermöglichen.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 4, ferner mit einer Feder, die mit dem Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal in Kontakt steht, um das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal in den ersten Ummantelungsweg vorzuspannen.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei der zweite, größere Verlaufsbereich für die erste Ummantelung eine vollständig verstaute Position der ersten Ummantelung einschließt, wobei die vollständig verstaute Position der ersten Ummantelung durch eine bündige Anordnung eines Endes der ersten Ummantelung mit einem Ende der zweiten Ummantelung definiert ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei die erste Ummantelung funktional mit der Teleskopantriebshalterung gekoppelt ist, wobei die erste Ummantelung während eines Energieabsorptionsereignisses mechanisch von der Teleskopantriebshalterung entkoppelt wird, um zu verhindern, dass die Teleskopantriebshalterung mit dem Nockenabschnitt des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals in einem Ausmaß in Eingriff kommt, das erforderlich ist, um den Blockierabschnitt aus dem Weg der ersten Ummantelung zu bewegen.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Nockenabschnitt eine Rampe ist, die auf der Oberfläche des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals ausgebildet ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 1, wobei der blockierende Teil ein Haken ist, der an dem Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal ausgebildet ist.
Lenksäulenanordnung, umfassend: eine erste Ummantelung; eine zweite Ummantelung; und eine dritte Ummantelung, wobei die erste Ummantelung und die dritte Ummantelung relativ zueinander und zur zweiten Ummantelung teleskopartig beweglich sind; ein Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal, das einen Nockenabschnitt und einen Blockierabschnitt aufweist, wobei der Blockierabschnitt einen ersten Verlaufsbereich der ersten Ummantelung in einer ersten Position definiert, wobei ein Kontakt zwischen der dritten Ummantelung und dem Nockenabschnitt den Blockierabschnitt aus einem ersten Ummantelungsweg heraus vorspannt, um einen zweiten, größeren Verlaufsbereich für die erste Ummantelung zu ermöglichen.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 10, wobei das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal schwenkbar mit der zweiten Ummantelung verbunden ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Torsionsfeder, die mit dem Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal in Kontakt steht, um das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal in den ersten Ummantelungsweg vorzuspannen.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 10, wobei das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal gleitend mit der zweiten Ummantelung verbunden ist, um eine Translation des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals zu ermöglichen.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 13, ferner mit einer Feder, die mit dem Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal in Kontakt steht, um das Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal in den ersten Ummantelungsweg vorzuspannen.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 10, wobei der zweite, größere Verlaufsbereich für die erste Ummantelung eine vollständig verstaute Position der ersten Ummantelung einschließt, wobei die vollständig verstaute Position der ersten Ummantelung durch eine bündige Anordnung eines Endes der ersten Ummantelung mit einem Ende der zweiten Ummantelung definiert ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 10, wobei die erste Ummantelung funktional mit der Teleskop-Antriebshalterung gekoppelt ist, wobei die erste Ummantelung während eines Energieabsorptionsereignisses mechanisch von der Teleskop-Antriebshalterung entkoppelt wird, um zu verhindern, dass die Teleskop-Antriebshalterung mit dem Nockenabschnitt des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals in einem Ausmaß in Eingriff kommt, das erforderlich ist, um den Blockierabschnitt aus dem Weg der ersten Ummantelung zu bewegen.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 10, wobei der Nockenabschnitt eine Rampe ist, die auf der Oberfläche des Zusammenschiebbegrenzungsmerkmals ausgebildet ist.
Lenksäulenanordnung nach Anspruch 10, wobei der blockierende Teil ein Haken ist, der an dem Zusammenschiebbegrenzungsmerkmal ausgebildet ist.