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Die
Erfindung betrifft ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs mit einem
Lenkrad, das bei stillgesetztem Fahrzeug aus seiner Gebrauchslage
in eine das Einsteigen oder Aussteigen des Fahrers erleichternde
Position verlagert werden kann und dessen Drehbewegung im Fahrzeug-Fahrbetrieb
auf eine Lenkspindel übertragen
wird, deren Verdrehung letztlich ein entsprechendes Einschlagen
der lenkbaren Fahrzeug-Räder
bewirkt.
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Bekannt
ist es insbesondere an Personenkraftwagen, zur Ein- und Ausstiegserleichterung
für den
Fahrer ein insbesondere im Hinblick auf die Einstellung seiner Gebrauchslage
motorisch verlagerbares Lenkrad bei einem Stillsetzen des Kraftfahrzeugs derart
zu positionieren, dass der Fahrer einen möglichst großen Freiraum zur Verfügung hat.
Hierzu wird die sog. Lenksäule
zusammen mit der in dieser liegenden Lenkspindel in der Neigung
verstellt und es kann die Lenkspindel um ein gewisses Maß teleskopierbar
sein. Jedoch ist der Zugewinn an Raum, der auf diese Weise gewonnen
werden kann, relativ gering, wobei insbesondere die Neigungsverstellung der
Lenksäule
aufwändig
ist und relativ viel Bauraum im Bereich bzw. in der Umgebung der
Instrumententafel des Kraftfahrzeugs benötigt.
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Hiermit
soll nun ein Lenksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt
werden, das eine Verlagerung des Lenkrads ermöglicht, ohne dass hierfür die Lenksäule geneigt
oder höhenverstellt
werden muss (= Aufgabe der vorliegenden Erfindung).
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkspindel
bei stillgesetztem Fahrzeug motorisch verdrehbar ist ohne hierdurch
ein Einschlagen der lenkbaren Fahrzeug-Räder zu bewirken, und dass das
Lenkrad und die Lenkspindel für
eine gewünschte
Verlagerung des Lenkrads in eine das Einsteigen oder Aussteigen
des Fahrers erleichternde Position einerseits voneinander entkoppelbar
sind, so dass eine Rotation der Lenkspindel keine Drehbewegung des
Lenkrads hervorruft, und andererseits derart aneinander koppelbar sind,
dass durch eine Rotation der Lenkspindel das Lenkrad verlagert wird.
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß kann die
Verlagerung des Lenkrads wie bereits bekannt motorisch (bevorzugt elektromotorisch)
erfolgen, wobei nun jedoch die Lenkspindel motorisch in Rotation
versetzt werden soll und aus dieser Rotation die gewünschte Verlagerung
des Lenkrads (für
eine Ein- und Ausstiegshilfe) abgeleitet werden kann. Eine motorisch
initiierte Rotation der Lenkspindel kann dabei zu anderen Zwecken
am jeweiligen Kraftfahrzeug bereits vorgesehen sein, so insbesondere
dann, wenn eine elektronische Lenkungsbeeinflussung möglich ist.
Genannt seien hierfür
neben den dem Fachmann bekannten steer-by-wire-Systemen auch die
sog. und dem Fachmann ebenfalls bekannten Überlagerungs-Lenksysteme. Bei
all diesen oder ähnlichen Systemen
kann die Lenkspindel vom Fahrer unbeeinflusst und nicht von den
lenkbaren Fzg.-Rädern hervorgerufen
motorisch in eine Drehbewegung versetzt werden. Vorteilhafterweise
sollte bei stillgesetztem Fahrzeug eine derartige motorische Verdrehung der
Lenkspindel keinen entsprechenden Lenkeinschlag an den lenkbaren
Fahrzeug-Rädern
hervorrufen. Auch sollte das Lenkrad selbst bei stillgesetztem Fahrzeug
durch eine Drehbewegung der Lenkspindel nicht verdreht werden, da
hierdurch der Fahrer verwirrt werden würde; vielmehr soll eine motorisch
initiierte Drehbewegung der Lenkspindel bei stillgesetztem Fahrzeug
lediglich die gewünschte
Verlagerung des Lenkrads bewirken.
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Das
besagte Entkoppeln von Lenkspindel und Lenkrad im Hinblick auf ein
Verhindern einer Lenkrad-Drehbewegung bei rotierender Lenkspindel sowie
das besagte Koppeln von Lenkspindel und Lenkrad im Hinblick auf
eine gewünschte
Verlagerung des Lenkrads zur Ein- und Ausstiegserleichterung kann
bspw. durch Öffnen
und Schließen
geeigneter Kupplungen erfolgen. Konstruktiv relativ einfach umsetzbar
ist jedoch eine andere Lösung,
wonach das Lenkrad und/oder die Lenkspindel oder ein an dieser vorgesehenes
Getriebeelement für
eine gewünschte
Verlagerung des Lenkrads in eine das Einsteigen oder Aussteigen
des Fahrers erleichternde Position relativ zueinander in Richtung
der Längsachse
der Lenkspindel verlagerbar ist bzw. sind.
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Bevorzugt
kann in diesem Sinne an der Lenkspindel drehfest und dabei geeignet
(d.h. abhängig
von der jeweiligen Ausführungsform
zusammen mit der oder gegenüber
der Lenkspindel) längsverschiebbar
ein Zahnrad als besagtes Getriebeelement vorgesehen sein. Bevorzugt
koppelt dieses verlagerbare Getriebeelement bzw. Zahnrad bei nicht stillgesetztem
Fahrzeug das Lenkrad an die Lenkspindel, wobei selbstverständlich auch
die Lenkspindel zusammen mit dem besagten Getriebeelement gegenüber dem
Lenkrad längsverlagerbar
sein kann. Für
die gewünschte
Verlagerung des Lenkrades (zur Ein- und Ausstiegserleichterung)
hingegen wirkt dieses Getriebeelement oder Zahnrad mit einem im
oder am Lenkrad vorgesehenen Gegenelement zusammen, und zwar derart,
dass bei einer Rotation des Getriebeelements (zusammen mit der Lenkspindel) über das
besagte Gegenelement das Lenkrad wie gewünscht verlagert wird. Besonders
einfach gestaltet ist dieses Gegenelement dabei als Zahnstange, wobei
selbstverständlich
eine entsprechende Führung
des Zahnrads (Getriebeelements) bezüglich dieser Zahnstange erforderlich
ist. Bevorzugt ist die Zahnstange in einer entsprechenden im Lenkrad
vorgesehenen Führung
für das
Zahnrad/Getriebeelement integriert.
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Um
sicherzustellen, dass bei einem Stillsetzen des Fahrzeugs die beschriebene
Entkoppelung zwischen der Lenkspindel und dem Lenkrad hinsichtlich
einer Drehbewegung desselben sowie die beschriebene Koppelung hinsichtlich
einer gewünschten
Lenkrad-Verlagerung geeignet durchgeführt werden kann, kann es erforderlich
sein, dass mit einem Stillsetzen des Fahrzeugs die Lenkspindel das
Lenkrad zunächst
in eine derartige Drehwinkel-Position verdreht, dass deren Getriebeelement
mit dem Gegenelement des Lenkrads im Hinblick auf die gewünschte Lenkrad-Verlagerung
geeignet koppelbar ist. Dann sollte vor einer gewünschten
Wieder-Inbetriebnahme des Fahrzeugs das sich dann bereits in Gebrauchsstellung
befindende Lenkrad mittels der motorisch verdrehbaren Lenkspindel
zunächst
wieder in seine vor dem vorangegangenen Stillsetzen des Fahrzeugs
innegehabte Drehwinkel-Position verdreht werden, damit die kinematische
Zuordnung zwischen dem Lenkrad und dem jeweiligen Einschlagwinkel
der lenkbaren Fzg.-Räder
für den
Fahrer seine Richtigkeit hat.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Prinzipskizzen eines bevorzugten
Ausführungsbeispieles
weiter erläutert.
Dabei zeigt 1 in einer
stark abstrahierten Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Fahrzeuglenkrad
mit einem Teil der Lenkspindel in Gebrauchsstellung, während bei 2 eine Entkoppelung zwischen
Lenkspindel und Lenkrad hinsichtlich einer Drehbewegung desselben erfolgt,
wobei gleichzeitig eine Koppelung im Hinblick auf eine Lenkrad-Verlagerung
stattfindet. Bei der Darstellung nach 3 wird
das Lenkrad höhenverlagert
und bei der Darstellung nach 4 ist
das Lenkrad gegenüber
der Lenkspindel maximal nach oben verlagert. 5 schließlich zeigt (ebenso vereinfacht)
die Ansicht X aus 1 auf
das Lenkrad bzw. auf dessen dem Fahrer abgewandte Rückseite.
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Figürlich nicht
dargestellt ist dabei, wie eine Drehbewegung der Lenkspindel bzw.
des Lenkrads im Fahrbetrieb des Fahrzeugs an die lenkbaren Fzg.-Räder übertragen wird. Dies kann auf
unterschiedliche Weise erfolgen, so bspw. über ein steer-by-wire-System
oder mittels eines an sich bekannten Überlagerungsgetriebes, für welches
die Lenkspindel eine erste Eingangs-Welle bildet und in welchem im Fahrbetrieb
des Fahrzeugs einem vom Fzg.-Fahrer
vorgegebenen Lenkwunsch ein positiver oder negativer Lenkwinkel überlagert
werden kann.
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Mit
der Bezugsziffer 1 ist in sämtlichen Figuren ein Lenkrad
eines Personenkraftwagens bezeichnet, das bei der Darstellung nach 1 und somit in Gebrauchsstellung
(im Fahrbetrieb) mit einer Lenkspindel 2 gekoppelt ist,
deren Drehbewegung um deren Längsachse
(aufgrund einer vom Fahrer des Fahrzeugs am Lenkrad 1 initiierten
Verdrehung) letztlich eine entsprechende Lenkbewegung an den lenkbaren
Fzg.-Rädern
hervorruft, d.h. ein entsprechendes Einschlagen derselben bewirkt.
Aneinander gekoppelt sind die Lenkspindel 2 und das Lenkrad 1 über ein
Zahnrad 3, welches im vorliegenden Text auch als Getriebeelement 3 bezeichnet
wird.
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In
sämtlichen
Figuren erkennt man eine am Lenkrad 1 auf dessen Rückseite
vorgesehene in Höhenrichtung
des sich in seiner Neutralstellung befindenden Lenkrads verlaufende
Längsführung 4,
in der ein sog. Gegenelement 5 für das Zahnrad 3 oder
Getriebeelement 3 vorgesehen ist. Diese Längsführung 4 kann
das Zahnrad 3 aufnehmen bzw. führen, was beim Zustand nach 1 jedoch nicht der Fall
ist. In dieser Führung 4 verläuft in dessen
Längsrichtung (und
somit in Neutralstellung des Lenkrads 1, d.h. bei nicht
eingeschlagenen lenkbaren Fzg.-Rädern)
von unten nach oben das Gegenelement 5 zum Getriebeelement 3,
mit dem dieses kämmen
kann. Konkret handelt es sich bei diesem Gegenelement 5 um
eine Zahnstange, für
die im weiteren ebenfalls die Bezugsziffer 5 verwendet
wird.
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Beim
Zustand nach 2 wurde
das Getriebeelement 3 gemäß Pfeilrichtung 6 in
Längsrichtung der
Lenkspindel 2 soweit verlagert, dass sich das Getriebeelement 3 in
der Führung 4 befindet
und somit in die Zahnstange 5 eingreift. In dieser Position
koppelt das Getriebeelement 3/Zahnrad 3 die Lenkspindel 2 nicht
mehr solchermaßen
an das Lenkrad 1, dass eine Drehbewegung der Lenkspindel 2 um
seine Längsachse
eine Verdrehung des Lenkrads bewirkt, d.h. hinsichtlich einer Lenkrad-Drehbewegung sind
die Lenkspindel 2 und das Lenkrad 1 voneinander
entkoppelt.
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Beim
Zustand nach 3 wird
nun die Lenkspindel 2 in Rotation um ihre Längsachse
versetzt (vgl. Pfeilrichtung 7), und zwar auf nicht näher dargestellte
Weise mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Elektro-Motors.
Da das Zahnrad 3 drehfest mit der Lenkspindel 2 verbunden
ist, wälzt
somit auch das Zahnrad 3 auf der Zahnstange 5 ab.
Dies bewirkt, dass das Lenkrad 1 gegenüber der (in Richtungen senkrecht
zu seiner Längsachse
nicht verlagerbaren) Lenkspindel 2 gemäß Pfeilrichtung 8 nach oben
verfahren wird. Bei der Darstellung nach 4 schließlich ist das Lenkrad 1 maximal
nach oben verlagert und verschafft somit dem (in den 1–4 wie üblich rechts
vor dem Lenkrad sitzenden) Fahrer des Kraftfahrzeugs bzw. Personenkraftwagens
ausreichenden Freiraum zum Einsteigen in bzw. Aussteigen aus dem
Fahrzeug.
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Selbstverständlich kann
im Zustand nach den 2 und 3 nur dann eine gewünschte Höhenverlagerung
des Lenkrads gemäß Pfeilrichtung 8 nach
oben erfolgen, wenn sich das Gegenelement 5 im Zustand
nach den 1 und 2 in der figürlich dargestellten
Position, d.h. im wesentlichen vertikal ausgerichtet unterhalb der
Lenkspindel 2 befindet bzw. sich ausgehend vom Getriebeelement 3 vertikal
nach unten erstreckt. Wie bereits vor der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels
erläutert
wurde, wird zur Herstellung dieser Voraussetzung mit einem Stillsetzen
des Fahrzeugs das Lenkrad 1 mittels der Lenkspindel 2 zunächst in
eine derartige Drehwinkel- Position
verdreht, dass das Getriebeelement 3 mit dem Gegenelement 5 des
Lenkrads 1 im Hinblick auf die gewünschte Lenkrad-Verlagerung
geeignet koppelbar ist. Hier konkret bedeutet diese allgemein beschriebene
Voraussetzung, dass sich die als Gegenelement 5 fungierende
Zahnstange 5 wie beschrieben ausgehend von der Lenkspindel 2 bzw. vom
Zahnrad 3 vertikal nach unten erstreckt, so wie dies in 1 dargestellt ist.
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Selbstverständlich muss
vor einer Wieder-Inbetriebnahme des zunächst abgestellten Fahrzeugs nachdem
der Fahrer auf seinem Sitz Platz genommen hat, das Lenkrad 1 ausgehend
von der in 4 dargestellten
Position wieder in den in 1 dargestellten
Zustand zurück
verlagert werden. Diese entsprechenden Schritte (4 => 3 => 2 => 1) laufen also in umgekehrter Reihenfolge
zur obigen Erläuterung
ab. Erfolgte vor dem vorangegangenen Stillsetzen des Fahrzeugs dabei
in einem der 1 vorgelagerten
Schritt ein Verdrehen des Lenkrads in seine in 1 dargestellte sog. Neutralstellung,
so sollte vor einer gewünschten
Wieder-Inbetriebnahme
des Fahrzeugs das sich in seiner Gebrauchsstellung gemäß 1 befindende Lenkrad 1 mittels
der motorisch verdrehbaren Lenkspindel 2 zunächst wieder
in seine vor dem vorangegangenen Stillsetzen des Fahrzeugs innegehabte
Drehwinkel-Position verdreht werden, damit die kinematische Zuordnung zwischen
dem Lenkrad 1 und dem jeweiligen Einschlagwinkel der lenkbaren
Fzg.-Räder
für den
Fahrer seine Richtigkeit hat.
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Das
hier vorgeschlagene Lenksystem schafft auf relativ einfache Weise
(insbesondere für steer-by-wire-Systeme
oder Überlagerungslenksysteme)
viel Freiraum für
einen erleichterten Ein- und Ausstieg des Fzg.-Fahrers, wobei darauf
hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend
von obigen Erläuterungen
gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.