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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Fahrzeuglenkrad, das zur Montage an einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeuglenkrad, das eine bewegliche Struktur umfasst, die zumindest einen Teil des Lenkradkranzes umfasst.
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STAND DER TECHNIK
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Im Stand der Technik bei Fahrzeuglenkrädern ist zum Beispiel aus dem Dokument US-B1-10 562 558 ein motorisiertes Faltlenkradsystem bekannt, das Folgendes umfasst: ein Lenkrad mit einem Kranz, der einen im Wesentlichen durchgehenden Ring bildet, der schwenkbar mit einer zentralen Struktur verbunden ist, die konfiguriert ist, um an einer Lenksäule angebracht zu werden, und einen Elektromotor aufweist, der konfiguriert ist, um den Kranz aus einer vertikalen Position - die einem Zustand entspricht, der das Lenken des Fahrzeugs ermöglicht - bis zu einer im Wesentlichen horizontalen verstauten oder eingezogenen Position schwenkt, die andere Verwendungen oder Nutzungen des Lenkrads und seines Kranzes ermöglicht. Außerdem umfasst das Lenkradsystem ein oder mehrere zusätzliche Systeme zur Blockierung des Kranzes in seiner vertikalen Lenkposition, von denen jedes in Form eines dedizierten Verriegelungssystems vorliegt. Eine solche Konstruktion ist besonders sperrig, träge, teuer und erfordert für ihren Betrieb präzise Anpassungen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik zu beheben und insbesondere erstens ein Fahrzeuglenkrad vorzuschlagen, das eine bewegliche Struktur (zum Beispiel zumindest einen Teil eines Kranzes) umfasst, die in Bezug auf einen Mittelteil bewegt werden kann und die in zumindest einer Position (zum Beispiel einer Lenkposition) mit einer Blockiervorrichtung blockiert werden kann, die einen geräusch- und blockierfreien Betrieb ermöglicht, während gleichzeitig unvermeidliche Dimensionsvariationen der Fertigungsstücke oder -spiele berücksichtigt werden.
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Daher betrifft ein erster Gesichtspunkt der Erfindung ein Fahrzeuglenkrad, umfassend:
- - einen Mittelteil;
- - eine bewegliche Struktur, die mindestens einen Abschnitt eines Kranzes aufweist, der in Bezug auf den Mittelteil schwenkbar montiert ist zwischen:
- - einer blockierten Position, zum Beispiel einer Lenkposition, in der das Fahrzeug von einem Fahrer gelenkt werden kann;
- - und mindestens einer eingezogenen Position;
- - einen Aktuator zum Schwenkantrieb der beweglichen Struktur zwischen ihrer blockierten Position und ihrer eingezogenen Position (optional);
- - eine Blockiervorrichtung, die beweglich zwischen einer eingerückten Position zum Blockieren der beweglichen Struktur in ihrer blockierten Position und einer freigegebenen Position, die das Schwenken der beweglichen Struktur ermöglicht, angebracht ist,
wobei die Blockiervorrichtung umfasst:
- - einen Gelenkabschnitt, der ein Gelenk mit dem Mittelteil bildet,
- - einen Blockierabschnitt, der zum Blockieren der beweglichen Struktur angeordnet ist,
- - einen Blockierschenkel, der den Gelenkabschnitt und den Blockierabschnitt verbindet,
dadurch gekennzeichnet, dass der Blockierschenkel ein elastisches inneres Gelenk umfasst, das eine Wiederherstellung von Dimensionsvariationen von Teilen oder von mechanischen Spielen zwischen dem Blockierabschnitt und der beweglichen Struktur ermöglichen kann.
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Das Lenkrad gemäß der vorstehenden Implementierung umfasst eine Blockiervorrichtung mit einem elastischen inneren Gelenk, das dem Blockierschenkel eine innere Flexibilität verleiht. Somit können Fertigungsspiele (die in der Regel zwischen dem Gelenkabschnitt und dem Teil der beweglichen Struktur, der mit dem Blockierabschnitt zusammenwirkt, vorhanden sind) durch eine elastische Verformung des Blockierschenkels ausgeglichen werden. Selbst wenn Dimensionsvariationen bei der Fertigung von Teilen oder Fertigungsspiele aufgrund von Fertigungstoleranzen vorhanden sind, werden diese Spiele ausgeglichen und stellen weder für die Bewegung des Blockierabschnitts noch für einen geräusch- oder klapperfreien Betrieb ein Hindernis dar.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das elastische innere Gelenk durch eine lokale Reduktion des Trägheitsmoments des Blockierschenkels gebildet werden. Lokale Reduktion bedeutet, dass das innere Gelenk ein Trägheitsmoment aufweist, das kleiner ist als das Trägheitsmoment eines Abschnitts des benachbarten Blockierabschnitts, der sich auf der Seite des Gelenkabschnitts befindet, und kleiner ist als das Trägheitsmoment eines Abschnitts des benachbarten Blockierabschnitts, der sich auf der Seite des Blockierabschnitts befindet.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die lokale Reduktion des Trägheitsmoments des Blockierschenkels durch eine lokale Reduktion des Querschnitts des Blockierschenkels bereitgestellt werden. Mit anderen Worten wird das elastische innere Gelenk durch einen lokal verschmälerten Abschnitt des Blockierschenkels gebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die lokale Reduktion des Trägheitsmoments im Bereich des elastischen inneren Gelenks des Blockierschenkels wie folgt sein:
- - um mindestens 30 % in Bezug auf einen benachbarten Abschnitt des Blockierschenkels auf der Seite des Gelenkabschnitts und/oder
- - um mindestens 20 % in Bezug auf einen benachbarten Abschnitt des Blockierschenkels auf der Seite des Blockierabschnitts.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das elastische innere Gelenk in einem Abstand vom Gelenkabschnitt angeordnet sein, der zwischen 40 % und 60 % der Länge des Blockierschenkels liegt. Die Position des elastischen inneren Gelenks wird die Durchbiegung oder die relative Verschiebung des Blockierabschnitts in Bezug auf den Gelenkabschnitt und damit den Wert des möglichen Spiels, das ausgleichen werden soll, bestimmen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das elastische innere Gelenk (zum Beispiel die Reduktion des Querschnitts des elastischen inneren Gelenks, zum Beispiel die Position des elastischen inneren Gelenks am Blockierschenkel) dimensioniert werden, indem einerseits eine Blockierkraft oder ein Blockiermoment berücksichtigt wird, die bzw. das auf die Blockiervorrichtung und insbesondere den Blockierschenkel ausgeübt wird, und/oder andererseits ein maximales Spiel oder eine maximale Dimensionsvariation der betreffenden Teile, sodass eine ausreichende relative Verschiebung zwischen dem Blockierabschnitt und dem Gelenkabschnitt gewährleistet ist, um das betreffende maximale Spiel oder die betreffende maximale Dimensionsvariation auszugleichen/zu kompensieren.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Blockiervorrichtung Folgendes umfassen:
- - einen Steuerabschnitt, der zur Betätigung durch einen Aktuator angeordnet ist,
- - einen Steuerschenkel, der den Steuerabschnitt mit dem Gelenkabschnitt verbindet,
und wobei der Steuerschenkel ein sekundäres elastisches inneres Gelenk umfassen kann, das eine weitere Wiederherstellung von mechanischen Spielen zwischen dem Blockierabschnitt und der beweglichen Struktur ermöglichen kann.
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Die Blockiervorrichtung umfasst ein sekundäres elastisches inneres Gelenk, das dem Steuerschenkel eine innere Flexibilität verleiht. Somit können Fertigungsspiele (die in der Regel zwischen dem Gelenkabschnitt und dem Teil des Aktuators, der mit dem Steuerabschnitt zusammenwirkt, vorhanden sind) durch eine elastische Verformung des Steuerschenkels ausgeglichen werden. Selbst wenn aufgrund von Fertigungstoleranzen Spiele vorhanden sind, werden diese Spiele folglich ausgeglichen und stellen weder für die Steuerung der Bewegung des Blockierabschnitts noch für einen geräusch- oder klapperfreien Betrieb ein Hindernis dar.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das sekundäre elastische innere Gelenk durch eine lokale Reduktion des Trägheitsmoments des Steuerschenkels gebildet werden. Lokale Reduktion bedeutet, dass das sekundäre innere Gelenk ein Trägheitsmoment aufweist, das kleiner ist als das Trägheitsmoment eines Abschnitts des benachbarten Steuerabschnitts, der sich auf der Seite des Gelenkabschnitts befindet, und kleiner ist als das Trägheitsmoment eines Abschnitts des benachbarten Steuerschenkels, der sich auf der Seite des Steuerabschnitts befindet.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die lokale Reduktion des Trägheitsmoments des Steuerschenkels durch eine lokale Reduktion des Querschnitts des Steuerschenkels bereitgestellt werden. Mit anderen Worten wird das sekundäre elastische innere Gelenk durch einen lokal verschmälerten Abschnitt des Steuerschenkels gebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die lokale Reduktion des Trägheitsmoments im Bereich des sekundären elastischen inneren Gelenks des Steuerschenkels mindestens 30 % in Bezug auf einen benachbarten Abschnitt des Steuerschenkels auf der Seite des Gelenkabschnitts betragen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das sekundäre elastische innere Gelenk in einem Abstand vom Gelenkabschnitt angeordnet sein, der zwischen 50 % und 90 % der Länge des Steuerschenkels, das heißt auf der Seite des Steuerabschnitts, liegt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das sekundäre elastische innere Gelenk (zum Beispiel die Reduktion des Querschnitts des sekundären elastischen inneren Gelenks, zum Beispiel die Position des sekundären elastischen inneren Gelenks am Steuerschenkel) dimensioniert werden, indem einerseits eine Steuerkraft oder ein Steuermoment berücksichtigt wird, die bzw. das auf die Blockiervorrichtung und insbesondere den Steuerschenkel ausgeübt wird, und/oder andererseits ein maximales Spiel oder eine maximale Dimensionsvariation der betreffenden Teile, sodass eine ausreichende relative Verschiebung zwischen dem Steuerabschnitt und dem Gelenkabschnitt gewährleistet ist, um das betreffende maximale Spiel oder die betreffende maximale Abmessungsvariation auszugleichen/zu kompensieren.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Blockiervorrichtung ein Metallgerippe und ein mit dem Metallgerippe gekoppeltes Kunststoffgerippe umfassen. Insbesondere kann die Blockiervorrichtung eine Verbundgabel umfassen, die aus dem Metallgerippe und dem Kunststoffgerippe gebildet wird, wodurch eine Kombination aus einem Leichtbauteil (Kunststoffgerippe) ermöglicht wird, und wodurch lokal hohen Anpressdrücken oder großen elastischen Verformungen (Metallgerippe) standgehalten werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die lokale Reduktion des Trägheitsmoments des Blockierschenkels durch eine lokale Reduktion des Trägheitsmoments des Kunststoffgerippes bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die lokale Reduktion des Trägheitsmoments des Steuerschenkels durch eine lokale Reduktion des Trägheitsmoments des Kunststoffgerippes bereitgestellt werden. Vorzugsweise kann das sekundäre elastische innere Gelenk und/oder das Teil des Steuerschenkels, das sich auf der Seite des Steuerabschnitts befindet, von einem Kunststoffgerippe ausgenommen sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann im Bereich des Blockierabschnitts das Metallgerippe zwischen der beweglichen Struktur und dem Kunststoffgerippe angeordnet sein. Mit anderen Worten ist das Metallgerippe in der eingerückten Position, das mit der beweglichen Struktur in Berührung kommt, um sie in der blockierten Position zu verriegeln. Dadurch können niedrige Reibungskoeffizienten und/oder hohe Kontaktdrücke / kleine Oberflächen gewährleistet werden, ohne die Struktur zu beschädigen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Metallgerippe aus einem Stahlblech oder einem rostfreien Stahlblech gebildet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Kunststoffgerippe aus einem Polymer gebildet werden, das vorzugsweise mit Verstärkungsfasern beladen ist, wie mit Glasfasern beladenes Polyamid.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Fahrzeuglenkrad ein Entriegelungselement umfassen, das von einem Aktuator angetrieben wird, um die Blockiervorrichtung aus der eingerückten Position in die freigegebene Position zu bringen. Ein solches Entriegelungselement kann durch formschlüssigen Kontakt die Rückkehr in die freigegebene Position sicherstellen, selbst wenn der Blockierschenkel oder der Steuerschenkel elastisch verformt werden, um Spiele auszugleichen. Ein solches Entriegelungselement kann durch einen Vorsprung, einen Gleitschuh oder einen Nocken bereitgestellt werden, der bzw. die direkt auf die Blockiervorrichtung wirkt und zum Beispiel Teil des Metallgerippes ist, um einen robusten und dauerhaften Betrieb zu gewährleisten.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Fahrzeuglenkrad einen Blockiernocken umfassen, der von einem Aktuator angetrieben wird, um die Blockiervorrichtung aus der freigegebenen Position in die eingerückte Position zu bringen, und kann eine Nockenplatte umfassen, um die eingerückte Position während mindestens eines Teils des Hubs des Aktuators aufrechtzuerhalten. Eine solche Nockenplatte ermöglicht es, den Nockenhub oder die Endposition während eines Teils des Hubs des Aktuators zu gewährleisten, wodurch Fertigungsspiele oder -toleranzen kompensiert werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Fahrzeuglenkrad einen statischen Anschlag umfassen, der mit dem Mittelteil fest verbunden ist, wobei der Blockierabschnitt der Blockiervorrichtung in der eingerückten Position angeordnet sein kann, um einen beweglichen Anschlag der beweglichen Struktur in Auflage auf den statischen Anschlag zu drücken, sodass die blockierte Position der beweglichen Struktur erzwungen wird. Mit anderen Worten kann die bewegliche Struktur einen ersten Lenkpositionsanschlag (den beweglichen Anschlag) umfassen, der Mittelteil kann einen zweiten Lenkpositionsanschlag (den statischen Anschlag) umfassen, die beide aneinander anliegen, um die blockierte Position zu definieren, und die Blockiervorrichtung kann angeordnet sein, um den ersten Lenkpositionsanschlag auf den zweiten Lenkpositionsanschlag zu drücken, um die bewegliche Struktur in der blockierten Position zu verriegeln, während gleichzeitig die Spiele ausgeglichen werden. Insbesondere ist der statische Anschlag an der Nabe in einer Einbettungsverbindung montiert, um in Bezug auf die Nabe fest zu sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der statische Anschlag, der fest mit dem Mittelteil verbunden ist, auf der Bahn des beweglichen Anschlags der beweglichen Struktur angeordnet sein, um die blockierte Position zu definieren. Weder zwischen der Nabe und dem statischen Anschlag noch zwischen der beweglichen Struktur und dem beweglichen Anschlag muss eine Relativbewegung vorgesehen werden, damit der statische Anschlag zur Auflage oder in Kontakt mit dem beweglichen Anschlag kommt.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Fahrzeuglenkrad einen sekundären statischen Anschlag umfassen, der fest mit dem Mittelteil verbunden ist, wobei der Blockierabschnitt angeordnet sein kann, um sich zwischen den sekundären statischen Anschlag und einen Blockierabschnitt der beweglichen Struktur einzufügen, wenn die Blockiervorrichtung von der freigegebenen Position in die eingerückte Position übergeht. Der sekundäre statische Anschlag kann eine Blockierführung sein, und der Blockierabschnitt, der sich in die eingerückte Position bewegt, fügt sich zwischen die Blockierführung und die bewegliche Struktur ein. Folglich befindet sich der Blockierabschnitt in der eingerückten Position zwischen der beweglichen Struktur und dem sekundären statischen Anschlag, was die Verriegelung und das Halten in der blockierten Position verbessert, selbst mit dem elastischen inneren Gelenk, das die Steifigkeit der Blockiervorrichtung „schwächt“. In der Tat wird das Halten in der blockierten Position auf den sekundären statischen Anschlag übertragen, und der Blockierabschnitt ist ein „Keil“, der zwischen der beweglichen Struktur in der blockierten Position und dem sekundären statischen Anschlag in Eingriff steht. Insbesondere ist der sekundäre statische Anschlag an der Nabe in einer Einbettungsverbindung montiert, um in Bezug auf die Nabe fest zu sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Blockiervorrichtung durch das Zusammenfügen eines elastischen Elements mit einer Wippe gebildet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das elastische Element das sekundäre innere Gelenk bilden. Es ist sogar denkbar, den Steuerschenkel mit dem elastischen Element, zum Beispiel einem elastischen Ring, zu bilden.
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Ein zweiter Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Fahrzeuglenkrad, umfassend:
- - eine Nabe oder einen Mittelteil,
- - eine bewegliche Struktur, die zumindest einen Abschnitt eines Kranzes des Lenkrads umfasst, der in Bezug auf die Nabe gelenkig angebracht ist, um zwischen einer Lenkposition (oder blockierten Position), in welcher der Kranz von einem Benutzer zum Lenken des Fahrzeugs ergriffen werden kann, und mindestens einer Konsolenposition beweglich zu sein, in welcher der Benutzer einen Gegenstand auf den Kranz ablegen kann,
wobei die bewegliche Struktur einen ersten Lenkpositionsanschlag umfasst und die Nabe einen zweiten Lenkpositionsanschlag umfasst, der angeordnet ist, um in eine mechanische Anlage mit dem ersten Lenkpositionsanschlag zu kommen, wenn die bewegliche Struktur von der Konsolenposition in die Lenkposition bewegt wird, um so die Lenkposition zu definieren, - - Verriegelungsmittel, die ein Verriegelungselement umfassen, das angeordnet ist, um die bewegliche Struktur in der Lenkposition zu verriegeln,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsmittel ein Steuerelement umfassen, das angeordnet ist, um eine Schubkraft auf das Verriegelungselement auszuüben, sodass, wenn sich die bewegliche Struktur in der Lenkposition befindet, das Verriegelungselement den ersten Lenkpositionsanschlag auf den zweiten Lenkpositionsanschlag drückt.
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Das Fahrzeuglenkrad gemäß der vorstehenden Implementierung umfasst ein Steuerelement, das eine Schubkraft auf das Verriegelungselement erzeugt, um den zweiten Lenkpositionsanschlag konstant in Kontakt mit dem ersten Lenkpositionsanschlag zu halten, wenn sich die bewegliche Struktur in der Lenkposition befindet. Somit erzeugen die auf das Lenkrad aufgebrachten Vibrationen keine Geräusche, da der zweite Lenkpositionsanschlag konstant mit dem ersten Lenkpositionsanschlag in Kontakt ist: die bewegliche Gelenkstruktur schlägt nicht auf die Nabe.
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Insbesondere kann der erste Lenkpositionsanschlag integriert und statisch in Bezug auf die bewegliche Struktur sein, während der zweite Lenkpositionsanschlag integriert und statisch in Bezug auf die Nabe sein kann. Gemäß einer Implementierung kann das Verriegelungselement mindestens eine Wippe umfassen. Eine Wippe bietet mehr Freiheiten, das Steuerelement in einer Umgebung mit kleinen Abmessungen zu positionieren. Ein Winkelgetriebe bietet die Möglichkeit, das Steuerelement zu versetzen, und der Hebelarm ermöglicht die Anpassung der Hübe.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur in Bezug auf die Nabe gemäß einer Drehung um eine erste Drehachse beweglich sein, und die Wippe kann in Bezug auf die Nabe gemäß einer Drehung um eine zweite Drehachse, die parallel zur ersten Drehachse ist, in der Drehung beweglich sein. Mit anderen Worten liegen die zwei Drehachsen in einer gleichen Ebene und sind parallel zueinander. Die Schubkräfte erzeugen somit auf effiziente Weise Kraftmomente, da die zwei Drehachsen parallel zueinander sind.
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Gemäß einer Implementierung, wenn sich die bewegliche Struktur in der Lenkposition befindet und das Verriegelungselement den ersten Lenkpositionsanschlag auf den zweiten Lenkpositionsanschlag drückt:
- - wird ein Abstand zwischen der ersten Drehachse und einem Kontaktpunkt zwischen dem Verriegelungselement und der beweglichen Struktur mit L 1 bezeichnet,
- - wird ein Abstand zwischen der zweiten Drehachse und einem Kontaktpunkt zwischen dem Verriegelungselement und der beweglichen Struktur mit L2 bezeichnet,
- - wird ein Abstand zwischen der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse mit L3 bezeichnet,
wobei L1 + L2 größer als L3 sein kann.
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Gemäß einer Implementierung kann das Steuerelement in Bezug auf die Nabe fest montiert sein. Diese Implementierung schränkt die Risiken von Klick- oder Störgeräuschen weiter ein.
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Gemäß einer Implementierung kann das Steuerelement mit dem Verriegelungselement über mindestens eine lineare, geradlinige Verbindung verbunden sein, die zum Beispiel durch einen Schaft gebildet wird, die in einem Langloch gleitet.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur mindestens einen Blockierabschnitt umfassen, und wenn die bewegliche Struktur in der mindestens einen Konsolenposition sein kann, kann das Verriegelungselement angeordnet sein, um sich mit dem mindestens einen Blockierabschnitt zu koppeln, um die bewegliche Struktur in der mindestens einen Konsolenposition zu halten. Die Verriegelung in der Lenkposition und in der Konsolenposition erfolgt durch dasselbe Verriegelungselement, was die Kosten begrenzt und den Platzbedarf verringert.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur mehrere Verriegelungskerben umfassen, und das Verriegelungselement kann angeordnet sein, um sich mit jeder Verriegelungskerbe zu koppeln, um auf diese Weise mehrere Konsolenpositionen für die bewegliche Struktur zu definieren. Es kann eine erste Konsolenposition mit einem horizontal umgeklappten Kranzabschnitt vorgesehen werden, um darauf zum Beispiel einen Laptop abzustellen. Es kann noch eine zweite Konsolenposition vorgesehen werden, bei der der Gelenkteil des Kranzes geneigt ist, um darauf zum Beispiel ein Touchscreen-Tablet aufzulegen.
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Gemäß einer Implementierung kann die Vielzahl von Blockierkerben eine Zahnstange umfassen, und das Verriegelungselement kann einen Blockiervorsprung umfassen, wie einen Zahn oder einen Schaft oder eine Welle, der zum Koppeln mit der Zahnstange angeordnet ist. Eine Zahnstange ermöglicht mehrere kostengünstige Konsolenpositionen, und es bewirkt immer das gleiche Verriegelungselement die Blockierung der Position.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur eine Schuboberfläche umfassen, und das Verriegelungselement kann einen Schubvorsprung umfassen, der angeordnet ist, um mit der Schuboberfläche zusammenzuwirken, wenn sich die bewegliche Struktur in der Lenkposition befindet, um den ersten Lenkpositionsanschlag auf den zweiten Lenkpositionsanschlag zu drücken. Gemäß dieser Implementierung umfasst das Verriegelungselement zwei unterschiedliche Schnittstellen: eine zum Verriegeln der beweglichen Gelenkstruktur in der Lenkposition und eine andere zum Verriegeln der beweglichen Gelenkstruktur in der Konsolenposition.
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Gemäß einer Implementierung, wenn sich die bewegliche Struktur in der Lenkposition befindet und das Verriegelungselement den ersten Lenkpositionsanschlag auf den zweiten Lenkpositionsanschlag drückt, kann dann an dem Kontaktpunkt zwischen dem Verriegelungselement und der beweglichen Struktur ein Winkel zwischen einer Tangente an der Oberfläche des Verriegelungselements und einer Tangente an der Oberfläche der beweglichen Struktur größer sein als ein Winkel des Reibungskegels, der durch einen Reibungskoeffizienten zwischen dem Verriegelungselement und der beweglichen Struktur definiert ist. Durch diese Implementierung werden Einklemmungen vermieden.
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Gemäß einer Implementierung kann, wenn sich die bewegliche Struktur in der Lenkposition befindet, der erste Lenkpositionsanschlag zwischen dem zweiten Lenkpositionsanschlag und dem Verriegelungselement angeordnet sein.
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Gemäß einer Implementierung kann das Steuerelement mindestens einen elektromechanischen Aktuator, wie einen Elektromagneten, umfassen. Mit anderen Worten ist das Steuerelement nicht manuell. Infolgedessen kann das Halten in der Lenkposition durch ein Element erfolgen, dessen Steuerung durch das Fahrzeug erfolgt. Die Steuerung kann also von Bedingungen abhängig gemacht werden, wie zum Beispiel, dass das Fahrzeug steht oder die Feststellbremse betätigt wird oder das Lenkrad von der Lenksäule gelöst wird. Somit ist das Einstellen der Konsolenposition nicht möglich, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist oder sich in einer manuellen Lenkphase befindet.
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Gemäß einer Implementierung kann das Steuerelement mindestens ein elastisches Rückstellelement umfassen, wie eine Feder, das angeordnet ist, um die Schubkraft zu erzeugen. Das Halten in der Lenkposition wird durch das elastische Rückstellelement gewährleistet, das keine elektrische Energie benötigt. Mit anderen Worten wird, wenn sich die bewegliche Struktur in der Lenkposition befindet, der erste Lenkpositionsanschlag durch eine Feder konstant gegen den zweiten Lenkpositionsanschlag gedrückt, und ein elektrisches Element (ein Elektromagnet) kann die Feder punktuell zusammendrücken, um das Verriegelungselement freizugeben und den Übergang in die Konsolenposition zu ermöglichen.
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Das elastische Rückstellelement dient auch als Spielausgleich und gewährleistet, dass keine Klick- oder Störgeräusche auftreten.
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Ein dritter Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das ein Fahrzeuglenkrad nach einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung, die durch die beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht werden, deutlicher, wobei:
- [1] eine Vorderansicht eines Fahrzeuglenkrads gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- [2] einen Querschnitt des Lenkrads aus 1 darstellt;
- [3] eine perspektivische Ansicht eines Teils des Fahrzeuglenkrads aus 1 darstellt;
- [4] ein Detail des Querschnitts aus 2 darstellt;
- [5] eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform eines Kraftfahrzeuglenkrads ist, das in der Lenkposition des Kranzes dargestellt ist;
- [6] eine Draufsicht auf das in 5 dargestellte Lenkrad ist;
- [7] eine perspektivische Detailansicht in großem Maßstab ist, in der einige Komponenten des Bewegungsübertragungsmechanismus dargestellt sind, mit dem das in den 5 und 6 dargestellte Lenkrad ausgestattet ist;
- [8A] eine Vorderansicht der in 7 dargestellten Komponenten ist;
- [8B] eine Hinteransicht der in 7 dargestellten Komponenten ist.
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Erste Ausführungsform - manuelles Bewegen einer beweglichen Struktur eines Lenkrads mit Blockierung in einer unterstützten Position
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1 zeigt ein Lenkrad gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, das einen Kranz 110 umfasst, der über Schenkel 130 mit einer Nabe (die einen Mittelteil 120 bildet) verbunden ist, die angeordnet ist, um sich mit einer Lenksäule des Fahrzeugs oder mit einem elektrischen Lenkgetriebe zu koppeln.
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Um die Bedienergonomie des Fahrzeugs zu verbessern, ist der Kranz 110 in Bezug auf die Nabe gelenkig, sodass er entweder in einer blockierten Lenkposition positioniert werden kann (in der die Ebene des Kranzes 110 normalerweise senkrecht zu einer axialen Richtung der Nabe ist, die mit einer Drehachse des Lenkrads während des Lenkens des Fahrzeugs zusammenfällt), oder in einer eingezogenen Konsolenposition (in der die Ebene des Kranzes 110 dann entsprechend der axialen Richtung der Nabe geneigt ist, sodass ein Benutzer zum Beispiel einen Computer auf den Kranz 110 stellen kann).
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Im Detail ist eine bewegliche Struktur, die den Kranz 110, zumindest einen Teil der Schenkel 130 und einen inneren Teil mit einem Exzenter 116 umfasst, in Bezug auf die Nabe, die den Mittelteil 120 bildet, schwenkbar montiert. Wie der Schnitt in 2 zeigt, ist die bewegliche Struktur in der Drehung beweglich auf der Nabe montiert, um eine erste Drehachse 1A1 zu schwenken.
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Gemäß dem dargestellten Beispiel umfasst der Kranz 110 eine Bewehrung 115, die auch eine Bewehrung der Schenkel 130 und des Mittelteils mit dem Exzenter 116 bildet. Diese Bewehrung kann in der Regel aus einem Stück bestehen und durch Spritzguss hergestellt werden, aber auch eine mehrteilige Bewehrung mit oder ohne maschinell bearbeitete Abschnitte ist denkbar.
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In 2 ist die bewegliche Struktur in der blockierten Lenkposition und umfasst einen ersten Lenkpositionsanschlag 111 (oder beweglichen Anschlag), der mit einem zweiten Lenkpositionsanschlag 121 (oder statischen Anschlag), der fest mit der Nabe verbunden ist, in Kontakt steht. In der Lenkposition ist das Lenkrad angeordnet, um das Fahrzeug um eine Lenkradachse 1R zu lenken (die sowohl die axiale Richtung der Nabe als auch die Achse einer Lenksäule ist, wenn das Fahrzeug mit einer Lenksäule ausgestattet ist) geschwenkt zu werden, und der Kranz 110 kann im Allgemeinen senkrecht zu dieser Lenkradachse 1R sein.
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Es ist wichtig zu gewährleisten, dass beim Lenken des Fahrzeugs keine störenden Geräusche auftreten, auch wenn Vibrationen auf das Lenkrad und die bewegliche Struktur übertragen werden. Daher ist ein Blockierelement 140 (oder Verriegelungselement) vorgesehen, das eine Wippe ist, um den ersten Lenkpositionsanschlag 111 konstant gegen den zweiten Lenkpositionsanschlag 121 zu drücken und die bewegliche Struktur in der blockierten Position zu halten. Zu diesem Zweck umfasst das Blockierelement 140 einen Schubvorsprung (der einen Blockierabschnitt 141 bildet), der angeordnet ist, um mit einer Schuboberfläche 114 der beweglichen Struktur in Kontakt zu kommen und sie gegen den zweiten Lenkpositionsanschlag 121 zu drücken.
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Um diesen Effekt zu erzielen, umfasst das Lenkrad ein Steuerelement 150, das insbesondere einen Elektromagneten 151 und eine Feder 152 umfasst, die mit dem Blockierelement 140 verbunden ist. In der in 2 dargestellten Konfiguration übt das Steuerelement 150 mittels der Feder 152 eine kontinuierliche Kraft auf das Blockierelement 140 aus, sodass dieses konstant eine Schubkraft ausübt, die den ersten Lenkpositionsanschlag 111 gegen den zweiten Lenkpositionsanschlag 121 drückt. Somit wird die Schubkraft von der Feder 152 erzeugt, was keine elektrische Energie erfordert, und die Lenkposition wird ohne Spiel und störende Geräusche gewährleistet.
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Um die bewegliche Struktur zu bewegen, muss diese von der Nabe entriegelt werden, und zu diesem Zweck kann das Steuerelement 150 betätigt werden (z. B. durch einen Bedienknopf), damit der Elektromagnet 151 sich zurückzieht und das Blockierelement 140 in eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn versetzt, wie es der Pfeil in 2 zeigt. Somit löst sich der Schubvorsprung von der Schuboberfläche 114, und die bewegliche Struktur und insbesondere der Kranz 110 können gegen den Uhrzeigersinn um die erste Drehachse 1A1 schwenken, wie die beiden Pfeile um den Kranz 110 zeigen. In der dargestellten Ausführungsform wird der Kranz 110 manuell geschwenkt, es kann aber auch ein Aktuator wie ein Motor, zum Beispiel vom Typ Schrittmotor, eingesetzt werden. Er kann erst dann mit Strom versorgt werden, wenn das Steuerelement 150 betätigt wird.
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Der erste Lenkpositionsanschlag 111 löst sich vom zweiten Lenkpositionsanschlag 121 und eine der drei Kerben 112, die einen Blockierzwischenabschnitt der beweglichen Struktur bilden, nähert sich entsprechend einem Schaft 142 des Blockierelements 140, der einen Blockiervorsprung bildet. Das Steuerelement 150 kann dann das Blockierelement im Uhrzeigersinn drehen, um den Schaft 142 in eine der Kerben 112 in Eingriff zu versetzen, sodass die bewegliche Struktur und der Kranz 110 in einer Konsolenposition blockiert werden. In dieser nicht dargestellten Position ist der Kranz 110 dann in Bezug auf die Achse des Lenkrads 1R geneigt, und ein Benutzer kann Gegenstände auf dem Kranz ablegen (Unterlagen, einen Computer, ein Tablet...). Es ist zu beachten, dass die bewegliche Struktur drei Kerben 112 umfasst, und vorteilhafterweise ist eine dieser Kerben so vorgesehen, dass der Kranz 110 in der Konsolenposition horizontal oder im Wesentlichen horizontal ist.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils des Fahrzeuglenkrads aus 1, wobei ein Teil der Verkleidung nicht dargestellt ist. Um einen guten Halt der beweglichen Struktur und des Kranzes 110 zu gewährleisten, sind zwei Steuerelemente 150 auf beiden Seiten des Mittelteils der Nabe verteilt. Es sind also zwei erste Lenkpositionsanschläge 111 und zwei zweite Lenkpositionsanschläge 121 vorgesehen, um die bewegliche Struktur und den Kranz 110 in der Lenkposition wie dargestellt wirksam zu verriegeln.
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Außerdem ist zu beachten, dass die Steuerelemente 150 fest auf der Nabe montiert sind, d. h. gemäß einer Einbettungsverbindung (alle Freiheitsgrade zwischen diesen Teilen sind blockiert), um jegliche Störgeräusche zu vermeiden.
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4 zeigt ein Detail von 2 mit dem Exzenter 116, dem zweiten Lenkpositionsanschlag 121 und dem Blockierelement 140. Im Zusammenhang mit der festen Montage der Steuerelemente 150 ist zu beachten, dass das Blockierelement 140 ein Langloch 143 umfasst, das eine Steuerwelle des Steuerelements 150 (nicht dargestellt) aufnimmt, um eine isostatische Montage mit einer linearen Verbindung zwischen dem Langloch 143 und der Steuerwelle des Steuerelements 150 zu ermöglichen.
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Die in 2 sichtbare Feder 152 ermöglicht es, sicherzustellen, dass die Spiele ausgeglichen werden und durch diese Verbindung zwischen dem Langloch 143 und der Steuerwelle des Steuerelements 150 keine Störgeräusche erzeugt werden.
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Wie vorstehend erwähnt, ist das Blockierelement 140 eine Wippe, die um eine zweite Drehachse 1A2 parallel zur ersten Drehachse 1A1 schwenkt.
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Um einen sicheren Halt in der Lenkposition zu gewährleisten, wenn das Blockierelement 140 den ersten Lenkpositionsanschlag 111 auf den zweiten Lenkpositionsanschlag 121 drückt:
- - wird ein Abstand zwischen der ersten Drehachse 1A1 und einem Kontaktpunkt zwischen dem Blockierelement 140 und der beweglichen Struktur mit 1L1 bezeichnet,
- - wird ein Abstand zwischen der zweiten Drehachse 1A2 und einem Kontaktpunkt zwischen dem Blockierelement 140 und der beweglichen Struktur mit 1L2 bezeichnet,
- - wird ein Abstand zwischen der ersten Drehachse 1A1 und der zweiten Drehachse 1A2 mit 1L3 bezeichnet,
und es ist folgende Ungleichung vorgesehen: Außerdem zeigt 4 einen Winkel 1α zwischen der Schuboberfläche 114 des Exzenters 116 und einer Geraden, welche die zweite Drehachse 1A2 mit dem Kontaktpunkt zwischen dem Blockierelement und dem Exzenter 116 verbindet. Um einen konstanten Kontakt zwischen den Teilen zu gewährleisten, wenn die bewegliche Struktur und Kranz 110 in der Lenkposition sind, ist der Winkel 1α strikt größer als 90° vorgesehen. Im Detail ist zu beachten, dass der Winkel 1α zwischen einer Tangente an der Schuboberfläche 114 des Exzenters 116 (am Kontaktpunkt) und einer Geraden gebildet wird, welche die zweite Drehachse 1A2 mit dem Kontaktpunkt zwischen dem Blockierelement und dem Exzenter 116 für den Fall verbindet, dass die Schuboberfläche 114 gekrümmt und/oder nicht eben ist.
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Somit drückt das Blockierelement 140 in der Lenkposition den ersten Lenkpositionsanschlag 111 wirksam gegen die zweite Lenkpositionsanschlagposition 121, um ein zuverlässiges und störgeräuschfreies Halten der Position zu gewährleisten.
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Schließlich ist in den 2 und 4 zu beachten, dass das Blockierelement 140 einen verschmälerten Abschnitt auf einem Blockierschenkel 140bb aufweist, der zwischen dem Gelenk auf der Welle 1A2 und dem Schubvorsprung definiert ist (und einen Blockierabschnitt 141 bildet). Der verschmälerte Abschnitt bildet ein elastisches inneres Gelenk 180, das eine erhöhte Flexibilität zwischen dem Achsgelenk 1A2 und dem Blockierabschnitt 141 (dem Schubvorsprung) mit sich bringt. Ein solcher verschmälerter Abschnitt verringert nämlich lokal das Trägheitsmoment des Blockierschenkels 140bb. Eine relative Verschiebung des Blockierabschnitts 141 - Schubvorsprung in Bezug auf das Achsgelenk 1A2 wird erleichtert und ermöglicht es, Spiele aufgrund unvermeidbarer Fertigungstoleranzen leicht zu übernehmen.
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Es genügt, die im Bereich des elastischen inneren Gelenks 180 verbleibende Dicke (oder die Position des elastischen inneren Gelenks 180 auf dem Blockierschenkel 140bb) anzupassen, um eine gegebene relative Verschiebung (zum Beispiel das durch eine Maßkettenberechnung gegebene maximale Spiel) zwischen dem Blockierabschnitt 141 zu ermöglichen - Schubvorsprung in Bezug auf das Achsgelenk 1A2 in Abhängigkeit von der durch das Steuerelement 150 ausgeübten Kraft.
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Genauso könnte zusätzlich ein sekundäres elastisches inneres Gelenk 190 auf einem zwischen dem Achsgelenk 1A2 und dem Langloch 143 definierten Steuerschenkel 140bc des Blockierelements 140 vorgesehen werden, wie die beiden gestrichelten gekrümmten Linien in 4 zeigen, die Materialaussparungen zur Ausführung eines solchen sekundären elastischen inneren Gelenks 190 definieren. Ähnlich wie das elastische innere Gelenk 180 würde das sekundäre elastische innere Gelenk 190 eine innere Flexibilität des Blockierelements 140 bereitstellen, die es ermöglichen würde, Fertigungsspiele auszugleichen.
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Es versteht sich, dass verschiedene Modifikationen und/oder Verbesserungen, die für Fachleute offensichtlich sind, an den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind, vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere wird auf einen Exzenter 116 Bezug genommen, der den ersten Lenkpositionsanschlag 111, die Kerben 112 und die Schuboberfläche 114 trägt, aber auch jede andere Ausführungsform ist denkbar.
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Außerdem ist zu beachten, dass das Blockierelement 140 eine Wippe ist, aber auch ein Schaft, ein Winkelgetriebe oder ein anderes Kraftübertragungselement ist denkbar. Es ist auch denkbar, dass das Blockierelement 140 in das Steuerelement 150 integriert ist, um einen spezifischen Teil davon zu bilden (ein direkt in einen Elektromagneten integrierter Stützgleitschuh), vorausgesetzt, dass ein elastisches inneres Gelenk zwischen einem Gelenk- oder Verankerungsabschnitt auf dem festen Teil und einem Blockierabschnitt, der mit der beweglichen Struktur zusammenwirkt, vorgesehen ist.
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Zweite Ausführungsform - automatische oder unterstützte Bewegung der beweglichen Struktur und unterstützte und sequenzielle Blockierung in der Position
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Die 5 und 6 zeigen ein Lenkrad 10, das einen Kranz 12 umfasst, der über Schenkel 14 mit einem Mittelteil 16, auch Nabe genannt, verbunden ist, der angeordnet ist, um die Kupplung des Lenkrads an eine Lenksäule des Fahrzeugs oder an ein elektrisches Lenkgetriebe (nicht dargestellt) zu ermöglichen.
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Um die Bedien- und Nutzungsergonomie des Fahrzeugs zu verbessern, ist der Kranz 12 zumindest teilweise gelenkig in Bezug auf das Mittelteil 16 montiert, sodass er um eine zur Drehachse des Lenkrads orthogonale Primärachse A1 in beide Richtungen schwenken kann, um winkelmäßig positioniert zu werden:
- - entweder in einer Lenkposition, in der die Ebene des Kranzes 12 in der Regel orthogonal zu einer axialen Richtung des Mittelteils 16 ist, die während des Lenkens des Fahrzeugs mit der Drehachse des Lenkrads und der Lenksäule zusammenfällt;
- - oder in einer eingezogenen Position, auch Konsolenposition genannt, in der die Ebene des Kranzes 12 dann entsprechend der Richtung des Mittelteils 16 geneigt ist, insbesondere damit ein Benutzer zum Beispiel einen Computer auf dem Kranz 12 abstellen kann.
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Die Möglichkeit der Winkelpositionsänderung ist nicht notwendigerweise auf ein Schwenken des gesamten Kranzes 12 beschränkt, sondern kann auch nur einen Teil des Kranzes 12 betreffen - zum Beispiel nur eine Hälfte des Kranzes, wobei ein solcher Kranzabschnitt eine bewegliche Struktur des Kranzes im Sinne der Erfindung darstellt.
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Regelkonform ist die primäre Schwenkachse A1 des Kranzes 12 in 5 axial von hinten nach vorne ausgerichtet.
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Als nicht einschränkendes Beispiel für den Schwenkantrieb des Kranzes 12 in beide Richtungen weist das Lenkrad 10 hier ein Seitenmodul M zum Antrieb und zur Blockierung des Kranzes 12 auf. Das Seitenmodul M ist hier angrenzend an den hinteren Schenkel 14 des Lenkrads 10 angeordnet (5).
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Das Modul M umfasst im Wesentlichen einen motorisierten Aktuator 18, einen Übertragungsmechanismus 20 zwischen dem Aktuator und dem Kranz 12 und ein Blockierelement 22, um den Kranz 12 in seiner Lenkposition zu blockieren.
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7 zeigt:
- - ein Bewegungseingangsritzel 24, das zu dem Übertragungsmechanismus gehört, der durch den Aktuator 18 aus 6 um eine Sekundärachse A2 durch Drehung angetrieben wird;
- - ein Schwenkantriebsritzel 26 des Kranzes 12, das permanent mit dem Eingangsritzel 24 in Eingriff steht (als nicht einschränkendes Beispiel ist das Antriebsritzel 26 um die Primärschwenkachse A1 des Kranzes 12 drehbar gelagert);
- - eine gabelförmige Blockierwippe 22, die einen zentralen Kern 23 aufweist, der in Bezug auf die Bewehrungsplatten 50 um eine Blockierachse A3 parallel zur Primärachse A1 und Sekundärachse A2 des Antriebsritzels 26 bzw. des Eingangsritzels 24 schwenkbar gelagert ist,
- - eine Blockierführung 63, die fest mit dem Mittelteil verbunden und somit „statisch“ ist.
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Ausgehend von ihrem Gelenkabschnitt (ihrem zentralen Kern 23) weist die Blockierwippe 22 zwei gegenüberliegende radiale Schenkel auf, von denen ein bei Betrachtung der Figuren unterer Schenkel 22i als Steuerschenkel und ein oberer Schenkel 22s als Blockierschenkel bezeichnet wird.
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An seinem freien Ende weist der Steuerschenkel 22i ein umlaufendes Nockenfolgeelement 52 auf, das mit einem „L“-förmigen Nockenprofilabschnitt 54 zusammenwirkt, der von einem Kranz 27 des Antriebsritzels 26 getragen und durch Drehung angetrieben wird.
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Das Nockenfolgeelement 52 wird durch eine Blockierfeder 56 dauerhaft elastisch gegen das Nockenprofil 54 vorgespannt, welche bei Betrachtung der 7 und 8A die Blockierwippe 22 dauerhaft in eine Drehung im Uhrzeigersinn vorspannt.
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An seinem freien Ende umfasst der Blockierschenkel 22s einen umlaufenden Blockierschnabel (der einen Blockierabschnitt 60 bildet), der in der Lage ist, mit einem Blockierabschnitt 62 des Umfangsrandes 37 der Radialplatte 36 der Nabe 34 zusammenzuwirken, die hier aus zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten 62-1 und 62-2, im Wesentlichen rechtwinklig, besteht. Der Blockierschenkel umfasst auch einen Gleitschuh 22p, der mit Vorsprüngen 26cd des Ritzels 26 zusammenwirken kann, um die Blockierwippe 22 im Uhrzeigersinn aus 7 oder 8A zu bewegen und die Blockierung des Kranzes 12 zu lösen, wie nachfolgend gezeigt wird.
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Die Blockierwippe 22 kann vorteilhafterweise ein Verbundteil mit einem Kunststoffgerippe 22op und einem Metallgerippe 22om sein, die zusammen geklipst oder umspritzt werden. Es ist zu beachten, dass das Metallgerippe 22om vorzugsweise angeordnet ist, um mit anderen Komponenten in Kontakt zu kommen, wie zum Beispiel der Radialplatte 36, der Nockenbahn 54 und den Vorsprüngen 26cd des Ritzels 26 (der Gleitschuh 22p ist im Metallgerippe 22om ausgebildet), wohingegen beim Kunststoffgerippe 22op nicht vorgesehen ist, dass es mit anderen Teilen in Kontakt kommt. Eine solche Implementierung ermöglicht es, die Reibungskoeffizienten, den Verschleiß und die Kratzer zu begrenzen.
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Das Kunststoffgerippe 22op kann aus einem Kunststoffpolymer bestehen und kann vorzugsweise mit Fasern beladen sein. Es kann Polyamid, vorzugsweise Polyamid 6.6, gewählt werden. An einigen Stellen können auch Einsätze aus Metall oder anderen Materialien vorgesehen werden, wie ein Antireibungsschuh aus Polytetrafluorethylen, der gegenüber der Blockierführung 63 angeordnet ist. Wahlweise kann das Polymermaterial mit Glasfasern beladen werden, z. B. zu 30 %.
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Das Metallgerippe 22 m kann ein Stahlblech oder ein Edelstahlblech sein. Es kann auch Federstahl vorgesehen werden.
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Für die Drehverbindung in beiden Richtungen zwischen dem Antriebsritzel 24 und dem Kranz 12 ist in 3 auch eine Nabe 34 dargestellt, die in der Lage ist, drehfest mit dem Kranz 12 verbunden zu werden, und die sich axial durch das Antriebsritzel 26 hindurch erstreckt. An ihrem hinteren Teil ist die Nabe drehfest mit einer Radialplatte 36 verbunden, deren Umfangsrand 37 eine Öffnung, hier in Form einer in 8B sichtbaren Kerbe 38, die radial nach außen offen ist, den Blockierabschnitt 62 und einen Anschlagabschnitt 42 aufweist.
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Um zu ermöglichen, dass die Nabe 34 versetzt in Bezug auf den Antrieb des Blockierelements 22 schwenkmäßig angetrieben wird, trägt die hintere radiale Fläche des Antriebsritzels 26 einen in 8B sichtbaren Antriebsfinger 44, der sich axial nach hinten erstreckt und der permanent in der Kerbe 38 mit einem Winkelspiel „J“ aufgenommen ist, das eine relative Winkelverschiebung zwischen dem Antriebsritzel 26 und der Nabe 34 ermöglicht. Ferner ist zwischen dem sich axial nach vorne erstreckenden Antriebsritzel 26 und der Nabe 34 eine Feder 46 angeordnet, die hier in Form einer Spiralfeder ausgebildet ist. Die Feder 46 sorgt permanent für eine elastische Rückstellung des Antriebsritzels 26 in Bezug auf die Radialplatte 36 der Nabe 34 in die in den 7, 8A und 8B dargestellte Winkelposition, die sogenannte Ruheposition.
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Wie man in den 5 und 6 sehen kann, weist das Modul M hier zwei parallele Bewehrungsplatten 50 auf, zwischen denen die Eingangsritzel 24 und Antriebsritzel 26 sowie die Radialplatte 36 der Nabe 34 und das Blockierelement 22 angeordnet sind, wobei diese unterschiedlichen Komponenten in Bezug auf diese zwei Bewehrungsplatten 50 auch drehbar gelagert sind. Außerdem ist der motorisierte Aktuator 18 an der vorderen Bewehrungsplatte 50 befestigt.
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Ferner ist zwischen den beiden Bewehrungsplatten 50 ein fester axialer Anschlagstift 48 angeordnet, der in der Lage ist, mit dem Anschlagabschnitt 42 gegenüber dem Umfangsrand der Radialplatte 36 der Nabe 34 zusammenzuwirken.
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In den 7, 8A und 8B sind der Kranz 12 und alle zugehörigen Komponenten in seiner Lenkwinkelposition dargestellt, in der er durch das Blockierelement 22 blockiert wird.
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Die Lenkwinkelposition des Kranzes 12 um seine primäre Schwenkachse A1 wird durch den Winkelanschlag des Anschlagabschnitts 42 des Umfangsrandes 37 der Radialplatte 36 der Nabe 34 in Kontakt mit dem festen axialen Anschlagstift 48 bestimmt.
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In dem in den 7, 8A und 8B dargestellten, in der Lenkposition des Kranzes 12 blockierten Zustand liegt das Nockenfolgeelement 52 an dem radial äußersten Abschnitt 54-1 des Nockenprofils 54 auf und der Blockierschnabel - Blockierabschnitt 60, der zwischen der Blockierführung 63 und der Radialplatte 36 positioniert ist, wirkt mit dem Teil 62-1 des Blockierabschnitts 62 zusammen. In diesem Zustand der verschiedenen Komponenten ist die Drehung der Radialplatte 36 und der Nabe 34 im Uhrzeigersinn unter Berücksichtigung der 5 und 6A (Pfeil F 1) nicht möglich. Die Blockierführung 63 nimmt die auf den Kranz 12 ausgeübten Kräfte auf und stellt sicher, dass kein Spiel vorhanden ist, indem sie den Blockierschnabel sandwichartig mit der Radialplatte 36 aufnimmt.
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Ausgehend von dieser in den 8A und 8B dargestellten Position muss das Eingangsritzel 24 zum Lösen der Blockierung des Kranzes 12, zum anschließenden Schwenken in eine Konsolenposition in der Richtung des in diesen Figuren dargestellten Pfeils F 1 angetrieben werden.
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Der erste Teil des Winkelhubs des Eingangsritzels 24 entlang F1 bewirkt sofort die Drehung des Antriebsritzels 26 und des Nockenprofils 54 sowie der Vorsprünge 26cd. Das Nockenfolgeelement 52 verlässt dann den radial äußersten Abschnitt 54-1 des Nockenprofils 54 und bewegt sich entlang des geneigten und radial innersten Abschnitts 54-2 des Nockenprofils 54 nach unten. Der Gleitschuh 22p kommt mit den Vorsprüngen 26cd in Kontakt und unter der Wirkung der Blockierfeder 56 wird dadurch das Schwenken der Blockiergabel 22 entlang des Pfeils F 1 und das Lösen des Blockierschnabels - Blockierabschnitt 60 erzwungen und bewirkt.
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Während dieses ersten Teils des Winkelhubs des Eingangsritzels 24 entlang F1 treibt das Eingangsritzel 24 das Antriebsritzel 26 und seinen axialen Antriebsfinger 44 an, der sich dann im Inneren der Kerbe 38 bewegt, und zwar gegen die von der Feder 46 ausgeübte elastische Rückstellkraft.
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Sobald der Antriebsfinger 44 das andere Winkelende der Kerbe 38 erreicht hat, ist nach Ausgleich des Spiels „J“ der erste Teil des Winkelhubs des Eingangsritzels 24 entlang F1 beendet und seine Drehung wird, immer noch entlang dem Pfeil F 1, gemäß einem zweiten Teil seines Hubs fortgesetzt, wobei nun die Radialplatte 36 und somit die Nabe 34 und der Kranz 12 angetrieben werden.
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Diese Drehung ist möglich, da der Blockierschnabel - Blockierabschnitt 60 nun auf dem zylinderbogenförmigen Teil 62-2 des Blockierabschnitts 62 aufliegt.
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Somit wird der Kranz 12 versetzt in Bezug auf den Antrieb des Blockierelements 22, das zuerst durch das Eingangsritzel 24 angetrieben wird, in seine Konsolenposition oder eingezogene Position schwenkmäßig angetrieben, um zuerst das Lösen der Blockierung des Kranzes 12 zu gewährleisten.
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Durch das Zusammenwirken des axialen Antriebsfingers 44 mit der Kerbe 38 der Radialplatte 36 der Nabe 34 greift das Eingangszahnritzel 24 indirekt in den Kranz 12 ein, um ihn versetzt in Bezug auf den Antrieb des Blockierelements 22 in seine eingezogene Position schwenkmäßig anzutreiben.
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Nacheinander, ausgehend von einer Konsolenposition und rückkehrend in die Lenkposition, wird das Eingangsritzel 24 entgegen dem Pfeil F1 durch Drehung angetrieben, der Anschlagabschnitt 42 des Umfangsrandes 37 der Radialplatte 36 der Nabe 34 kommt erneut in Kontakt mit dem festen axialen Anschlagstift 48, dann wird das Blockierelement 22 in Gegenrichtung des Pfeils F 1 allein angetrieben, dank der Möglichkeit, den Antriebsfinger 44 erneut im Inneren der Kerbe 38 zu bewegen.
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Unabhängig von der Ausführungsform stellt das Eingangsritzel 24 im Sinne der Erfindung ein verzahntes Eingangselement der Bewegung dar, die zumindest auf das Antriebsritzel 26 übertragen werden soll.
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Als Variante ist es möglich, das Eingangsritzel 24 durch einen inneren Zahnkranz oder auch durch eine Zahnstange, geradlinig oder nicht, zu ersetzen.
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Der Aktuator 18 ist zum Beispiel ein rotierender Elektromotor, der mit einem Schaltgetriebe oder einem Zahnradgetriebe verbunden ist oder nicht, um einen elektrischen Getriebemotor zu bilden. In diesem Fall treibt eine rotierende Ausgangswelle - direkt oder indirekt - das verzahnte Eingangselement wie das Eingangsritzel 24 an.
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Als Variante kann die Ausgangswelle eine Spindel eines Mutter-Schnecken-Systems antreiben, um ein verzahntes Eingangselement mittels eines zahnstangenförmigen Elements in beide Richtungen anzutreiben.
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Schließlich ist insbesondere in den 7 und 8A zu erkennen, dass das Blockierelement 22 einen verschmälerten Abschnitt auf dem Blockierschenkel 22s aufweist, der zwischen dem Blockierachsengelenk A3 und dem Blockierschnabel definiert ist (und einen Blockierabschnitt 60 bildet). Der verschmälerte Abschnitt bildet ein elastisches inneres Gelenk 80, das eine erhöhte Flexibilität zwischen dem Blockierachsgelenk A3 und dem Blockierabschnitt 60 (dem Blockierschnabel) ermöglicht. Ein solcher verschmälerter Abschnitt verringert nämlich lokal das Trägheitsmoment des Blockierschenkels. Eine relative Verschiebung des Blockierabschnitts 60 - Blockierschnabel in Bezug auf das Blockierachsgelenk A3 wird erleichtert und ermöglicht es, Spiele aufgrund unvermeidbarer Fertigungstoleranzen leicht zu übernehmen.
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Es genügt, die im Bereich des elastischen inneren Gelenks 80 verbleibende Dicke (oder die Position des elastischen inneren Gelenks 80 auf dem Blockierschenkel 22s) anzupassen, um eine gegebene relative Verschiebung (zum Beispiel das durch eine Maßkettenberechnung gegebene maximale Spiel) zwischen dem Blockierabschnitt 60 - Blockierschnabel in Bezug auf das Blockierachsgelenk A3 in Abhängigkeit von der durch den Aktuator 18 ausgeübten Kraft zu ermöglichen. Insbesondere ermöglicht das elastische innere Gelenk, Fertigungsspiele oder -dimemsionsvariationen im Bereich der Teile, die sich zwischen der Blockierachse A3 und dem Umfang 37 der Radialplatte 36 befinden, zu kompensieren oder auszugleichen.
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Es ist zu beachten, dass das elastische innere Gelenk hauptsächlich durch eine Reduktion des Querschnitts des Kunststoffgerippes 22op gebildet wird.
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Es ist auch zu beachten, dass ein sekundäres elastisches inneres Gelenk 90 an dem Steuerschenkel 22i des Blockierelements 22 vorgesehen ist, der zwischen dem Blockierachsgelenk A3 und dem Nockenfolgeelement 52 (das einen Steuerabschnitt bildet) definiert ist, wie dies die 7 und 8A zeigen. Das sekundäre elastische innere Gelenk 90 ist auf halber Länge des Steuerschenkels ausgebildet, wobei der Kunststoffrahmen 22op sein Ende an dieser Stelle aufweist, sodass das Trägheitsmoment des Steuerschenkels abrupt abfällt, was eine erhöhte Flexibilität des Steuerschenkels verleiht, wodurch Fertigungsspiele oder -dimensionsvariationen im Bereich der Teile, die sich zwischen der Blockierachse A3 und dem Nockenfolgeelement 52 und/oder der Nockenbahn 54 befinden, kompensiert oder ausgeglichen werden können.
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Es versteht sich, dass verschiedene Modifikationen und/oder Verbesserungen, die für Fachleute offensichtlich sind, an den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind, vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
