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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.
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STAND DER TECHNIK
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Es ist im Stand der Technik bekannt, Fahrzeuglenkräder mit Gelenken vorzuschlagen, wie die Patentschrift
DE202017107359 , die ein Lenkrad offenbart, dessen Kranz teilweise schwenkbar ist. Die Patentschrift
US 10562558 offenbart ein Lenkrad mit zwei schwenkbaren Kranzteilen, die durch eine Spulenkörpervorrichtung verriegelt sind. Der Kranz aktueller Lenkräder kann mehrere elektrische Vorrichtungen aufweisen, und die vorstehend genannten Patentschriften bieten keine Lösung zum Bereitstellen eines Lenkrads mit einer robusten elektrischen Verbindung zwischen der Nabe und einem Lenkradkranz oder einem Teil eines Lenkradkranzes relativ zu der Nabe (d.h. eine garantierte elektrische Verbindung unabhängig von der Position des Lenkrads oder nach einer großen Anzahl von Bewegungen des Lenkradkranzes im Laufe der Zeit).
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Die Patentschrift
US2019291772A1 offenbart ein gelenkig gelagertes Lenkrad mit einer massiven Lagerkörperstange, die von Seite zu Seite eines Gelenklagers verläuft. Es wird keine Lösung vorgeschlagen, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Lenkradkranz und der Lenkradnabe zu ermöglichen oder zu optimieren. Insbesondere wird kein Innenzugang im Gelenk zu einer Nabe oder einem Mittelteil des Lenkrads vorgeschlagen, so dass ein Kabel sichtbar bleiben würde und keine Optimierung der Kabelführung möglich wäre.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, auf die Nachteile der vorstehend erwähnten Patentschriften des Standes der Technik zu reagieren und insbesondere zunächst ein Lenkrad mit einer robusten elektrischen Verbindung zwischen der Nabe und einem Lenkradkranz oder einem Teil eines beweglichen Lenkradkranzes relativ zur Nabe vorzuschlagen.
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Daher betrifft ein erster Gesichtspunkt der Erfindung ein Fahrzeuglenkrad, umfassend:
- - eine Nabe,
- - eine bewegliche Struktur, die relativ zur Nabe zwischen einer ersten Position, wie einer Fahrposition, und mindestens einer zweiten Position, wie einer Konsolenposition, beweglich ist,
- - ein Gelenk, das zwischen der Nabe und der beweglichen Struktur angeordnet ist und mindestens eine Gelenkwelle umfasst,
- - mindestens einen elektrischen Leiter, der von der Nabe zur beweglichen Struktur verläuft,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkwelle eine Aussparung umfasst, um einen Kabeldurchgang zu bilden, und in der der elektrische Leiter von der Nabe zu der beweglichen Struktur durch den Kabeldurchgang verläuft. Das Lenkrad gemäß der vorstehenden Implementierung umfasst eine Gelenkwelle, die zwischen der Nabe und der beweglichen Struktur angeordnet ist, die eine Aussparung umfasst, um einen Kabeldurchgang zu bilden. Somit kann der elektrische Leiter durch die Aussparung geführt werden, was einen Schutz des elektrischen Leiters sowie minimale Bewegungen oder mit geringer Amplitude ohne die Gefahr einer Störung oder eines Einklemmens mit beweglichen Teilen gewährleistet. Tatsächlich bildet die Aussparung einen Durchgang, in dem die Position des elektrischen Leiters leicht gewährleistet werden kann. Mit anderen Worten umfasst die Gelenkwelle eine Aussparung, um einen Kabeldurchgang zu bilden, der angeordnet ist, um den elektrischen Leiter von der Nabe zu der beweglichen Struktur zu führen.
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Gemäß einer Implementierung kann die Nabe angeordnet sein, um das Fahrzeuglenkrad mit einem Fahrzeuglenksystem wie einer Lenksäule zu verbinden.
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Gemäß einer Implementierung kann die Gelenkwelle entlang ihrer gesamten Länge eine Aussparung umfassen.
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Gemäß einer Implementierung kann die Gelenkwelle eine Hohlwelle sein, wie beispielsweise ein Rohr oder ein Ring.
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Gemäß einer Implementierung können das Fahrzeuglenkrad und/oder das Gelenk ein Halteelement umfassen, das angeordnet ist, um den elektrischen Leiter in der Aussparung zu halten. Es kann sich beispielsweise um eine auf die Gelenkwelle aufgeschraubte Mutter handeln, wobei letztere zumindest über einen Teil ihrer Länge mit einem Gewinde versehen ist.
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Gemäß einer Implementierung kann der elektrische Leiter ein Ende aufweisen, das auf der Seite der Nabe angeordnet ist, die einen Verbinder umfasst, und der Verbinder kann eine Größe aufweisen, die größer als eine Größe des Kabeldurchgangs ist. Der Verbinder wird mit dem elektrischen Leiter verbunden, während der Leiter bereits durch die Gelenkwelle und ihre Aussparung geführt ist.
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Gemäß einer Implementierung kann das Lenkrad eine Gelenkwellenlagerbohrung umfassen, die angeordnet ist, um die Gelenkwelle aufzunehmen, und die Größe des Verbinders kann kleiner sein als die Größe der Gelenkwellenlagerbohrung.
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Gemäß einer Implementierung kann die Gelenkwelle ein zusätzliches Teil sein, das von der beweglichen Struktur und von der Nabe getrennt ist.
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Gemäß einer Implementierung kann das Fahrzeuglenkrad eine Spielausgleichsvorrichtung umfassen, die an der Verbindung zwischen der beweglichen Struktur und der Nabe angeordnet ist.
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Gemäß einer Implementierung kann die Spielausgleichsvorrichtung ein elastisches Element wie eine elastische Unterlegscheibe oder sogar eine konische Unterlegscheibe umfassen. Es kann auch eine Feder vorgesehen sein. Der elektrische Leiter kann durch ein zentrales Loch in dem elastischen Element verlaufen.
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Gemäß einer Implementierung kann die Spielausgleichsvorrichtung angeordnet sein, um Spiel in einer axialen Richtung der Gelenkwelle auszugleichen.
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Gemäß einer Implementierung kann die Spielausgleichsvorrichtung koaxial zur Gelenkwelle sein.
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Gemäß einer Implementierung kann das Fahrzeuglenkrad eine Vorrichtung zur Verringerung der Reibung umfassen, die an der Verbindung zwischen der beweglichen Struktur und der Nabe angeordnet ist. Es können ein (oder mehrere) Ringe, eine Reibungsscheibe, die an der Gelenkwelle und/oder an der beweglichen Struktur befestigt ist, vorgesehen sein. Der elektrische Leiter kann durch ein zentrales Loch der Vorrichtung zur Verringerung der Reibung verlaufen.
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Gemäß einer Implementierung kann die Vorrichtung zur Verminderung der Reibung mindestens ein Teil mit einem Reibungskoeffizienten von weniger als 0,15, vorzugsweise weniger als 0,10 und noch mehr bevorzugter weniger als 0,07 umfassen, wie ein Teil, das Polytetrafluorethylen enthält, oder Bronze.
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Gemäß einer Implementierung kann das Fahrzeuglenkrad zwei koaxiale Gelenke mit jeweils einer Gelenkwelle, die eine Aussparung einschließt, umfassen. Dementsprechend kann jedes Gelenk mindestens eine Seite aufweisen, die zu oder in Richtung eines zentralen Teils des Lenkrads angeordnet ist. Mit anderen Worten kann jedes Gelenk eine naben- oder lenksäulenseitige Stirnseite aufweisen, so dass es dann einfach ist, eine Führung des elektrischen Leiters von der Nabe zur nabenseitigen Stirnseite und weiter zur Hohlwelle oder ausgesparten Welle vorzusehen, um anschließend in Richtung des Kranzes zu verlaufen, während er für den Benutzer verborgen bleibt. Der Weg des elektrischen Leiters ist kurz und hinsichtlich der während der Verlagerung der beweglichen Struktur auferlegten Verformungen optimal.
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Gemäß einer Implementierung kann der elektrische Leiter durch eine Gelenkwelle nur eines der zwei Gelenke verlaufen.
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Gemäß einer Implementierung kann das Fahrzeuglenkrad eine einzige Gelenkwelle mit einer einzigen Aussparung umfassen.
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Gemäß einer Implementierung weist zumindest eine Gelenkwelle eine Öffnung der Aussparung relativ zu einem zentralen Raum des Lenkrads auf, beispielsweise einem Innenraum, also der Nabe oder der Lenksäule.
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Gemäß einer Implementierung kann das Lenkrad ein oder mehrere Verkleidungsteile umfassen, welche die Führung des elektrischen Leiters und/oder die Verbindung abdecken. Derartige Zierteile können die Nabe, die Seiten- oder Umfangsflächen der Nabe und damit der Gelenkwelle und die Öffnungen der Aussparung sowohl zur Nabe als auch zum Kranz hin abdecken.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur einen Verstärkungsabschnitt umfassen. Eine solche Verstärkung bildet ein Gehäuse oder einen Rahmen.
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Gemäß einer Implementierung kann der Verstärkungsabschnitt mindestens eine Kranzverstärkung und/oder mindestens eine Speichenverstärkung umfassen.
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Gemäß einer Implementierung kann die Kranzverstärkung von der Speichenverstärkung getrennt sein.
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Gemäß einer Implementierung kann das Fahrzeuglenkrad ein elektrisches Gerät oder eine elektrische Vorrichtung sein, die auf der beweglichen Struktur eingebettet ist, umfassen, und ein Ende des elektrischen Leiters ist an der Seite der beweglichen Struktur angeordnet und mit dem elektrischen Gerät oder der elektrischen Vorrichtung verbunden. Das elektrische Gerät oder die elektrische Vorrichtung kann eine Heizvorrichtung, eine kapazitive Erfassungsvorrichtung, eine Lichtvorrichtung usw. sein.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur in der Lenkposition bereitgestellt werden, um einen Lenkradkranz zu bilden, der im Wesentlichen in der gleichen Ebene enthalten ist, um eine praktische Greifschnittstelle zum Lenken des Fahrzeugs bereitzustellen. Im einfachsten Beispiel kann der Lenkradkranz mit der beweglichen Struktur in Lenkposition eine planare kreisförmige Ebene sein. Es gibt jedoch komplexere Formen: eine Ellipse, ein Rechteck, ein Rechteck mit abgerundeten Ecken, einfache Hebel oder Griffe wie in Formel 1, die sich im Allgemeinen immer in derselben Ebene befinden, oder davon abweichen können, vorzugsweise geringfügig. In der Lenkposition bildet der Kranz jedoch eine robuste Greifschnittstelle, die verriegelt ist und von einem Benutzer ergriffen werden kann, um das Fahrzeug zu lenken. Es ist möglich, einen Lenkradkranz mit geschlossener Form (einen Bogen, ein Oval, eine Ellipse) vorzusehen, der in der Lenkposition in der gleichen Ebene gebildet ist, mit nur einem beweglichen Teil. Es ist möglich, einen offen geformten Lenkradkranz (z. B. U-förmig) mit nur einem beweglichen Teil vorzusehen.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur in der Konsolenposition beispielsweise eine Trägerebene zum Platzieren eines Computers bilden. Gemäß einem Beispiel kann die bewegliche Struktur den Lenkradkranz oder einen Teil des Lenkradkranzes umfassen, der sich nach vorne neigt, wenn das Lenkrad gerade ist (gerade Räder, Fahrzeug steht oder in einer autonomen Fahrsituation), um Platz freizugeben und/oder ein Tablet, einen Computer usw. zu platzieren.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur nur einen Lenkradkranzabschnitt umfassen. Bei geradem Lenkrad (gerade Räder bei einem Fahrzeug mit mechanischer Lenksäule) kann beispielsweise vorgesehen sein, dass nur der obere Teil gelenkig gelagert ist.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur nur ein Kranzteil und mindestens ein Speichenteil umfassen.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur die Gesamtheit des Lenkradkranzes umfassen.
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Gemäß einer Implementierung kann die bewegliche Struktur die Gesamtheit des Lenkradkranzes und vorzugsweise mindestens ein Speichenteil umfassen.
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Gemäß einer Implementierung kann das Fahrzeuglenkrad einen Kabelpositionierungseinsatz umfassen, der in dem Kabeldurchgang zwischen dem elektrischen Leiter und der Gelenkwelle angeordnet ist. Ein derartiger Einsatz kann für eine schnelle Montage mit einer elastischen Verfalzung oder Verclipsung versehen sein. Ein derartiger Einsatz ermöglicht es, jeglichen Kontakt zwischen dem elektrischen Leiter und der Gelenkwelle zu begrenzen oder sogar zu vermeiden.
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Gemäß einer Implementierung ist das Gelenk vom Typ mit einer Schwenkverbindung.
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Ein zweiter Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug, das ein Fahrzeuglenkrad gemäß dem ersten Gesichtspunkt 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 allgemeine Draufsicht eines Fahrzeuglenkrads darstellt, das mit einer beweglichen Struktur relativ zu einer Nabe ausgestattet ist;
- [2] eine perspektivische Ansicht darstellt, die ein Innengelenk des Lenkrads von 1 sowie einen elektrischen Leiter zeigt;
- [3] ein Detail aus 2 darstellt;
- [4] einen Schnitt gemäß einer Ebene von 1 darstellt, welche die Achse IV-IV enthält;
- [5] eine alternative Implementierung der Implementierung von 4 darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform(en)
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1 stellt ein Fahrzeuglenkrad dar, das eine Nabe 20, einen Lenkradkranz 10 und Speichen 30 umfasst, die den Lenkradkranz 20 mit der Nabe 10 verbinden, dar. Das in 1 dargestellte Lenkrad umfasst eine bewegliche Struktur relativ zu der Nabe 20.
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In dem dargestellten Beispiel umfasst die bewegliche Struktur insbesondere den Kranz 10 und einen Teil der Speichen 30 und kann dank der in den 2 bis 4 sichtbaren Gelenke 40 relativ zur Nabe 20 um die Achse IV-IV schwenken. In 1 befindet sich die bewegliche Struktur in Lenkposition: das Lenkrad kann dazu dienen, das Fahrzeug zu lenken. Die bewegliche Struktur kann relativ zur Nabe 20 schwenken, um beispielsweise in einer autonomen Lenksituation oder bei stehendem Fahrzeug mit geraden Rädern Raum freizugeben, um eine im Wesentlichen horizontale Oberfläche bereitzustellen, die beispielsweise einen Computer aufnehmen kann.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass nur ein Teil des Kranzes 10 beweglich ist oder sogar mehrere bewegliche Teile vorhanden sind.
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2 stellt das Lenkrad von 1 perspektivisch dar, um einen Teil der Innenstruktur zu zeigen. Zu diesem Zweck fehlt der äußere mittlere Teil des Lenkrads (üblicherweise wurden der Airbag und seine Abdeckung entfernt), um zwei Verbindungen 40 und einen elektrischen Leiter 50 zu zeigen.
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Die Gelenke 40 stellen die Verbindung zwischen der Nabe 20 und der beweglichen Struktur (Kranz 10 und Speichen 30) sicher, indem sie eine Schwenkverbindung bilden, und umfassen jeweils eine Gelenkwelle 41, wie in den 3, 4 und 5 beschrieben.
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Der elektrische Leiter 50 ist üblicherweise mit einer auf der beweglichen Struktur eingebetteten elektrischen Komponente verbunden (ein Heizmodul des Lenkradkranzes 10, Anzeigeleuchten im Kranz 10, ein kapazitiver Sensor zum Erfassen des Vorhandenseins im Kranz 10, an den Speichen 30 installierte Steuerknöpfe ...) und ermöglicht den Anschluss dieser elektrischen Komponente an das Bordnetz des Fahrzeugs, beispielsweise über eine Klemmleiste oder eine Steckdose, die in oder auf Höhe der Nabe 20 installiert ist.
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Es ist wichtig zu gewährleisten, dass der elektrische Leiter 50 nicht Gefahr läuft, während Bewegungen der beweglichen Struktur relativ zu der Nabe 20 eingeklemmt, gerieben, abgenutzt, geschnitten usw. zu werden. Zu diesem Zweck ist insbesondere vorgesehen, den elektrischen Leiter 50 durch eine Aussparung in der Gelenkwelle 41 hindurchzuführen, um einen geschützten Kabeldurchgang zu schaffen, der sich in einem Bereich befindet, in dem die Drehbewegungen der Teile eine geringe Amplitude aufweisen.
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3 zeigt zu diesem Zweck ein Detail des Lenkrads aus 2. Der elektrische Leiter 50 umfasst ein Kabel 51 und einen Verbinder 52. Ein Aktuator 61 ist mit einem Steuerarm 62 gekoppelt, um ein Verriegelungsmittel 60 der beweglichen Struktur zu bilden (auf der Höhe des unteren Teils der Speiche 30 und der Nabe 20), und eine Spannmutter 42 ist auf die Gelenkwelle 41 geschraubt.
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Die Gelenkwelle 41 weist eine Aussparung auf (hier ein zentrales Durchgangsloch, aber es kann beispielsweise eine äußere Längsnut vorgesehen sein), die einen Kabeldurchgang durch das Gelenk 40 bildet. Folglich kann das Kabel 51 des elektrischen Leiters 50 durch die Aussparung verlaufen, um von dem zentralen Teil des Lenkrads (der Nabe 20) zu dem peripheren Teil (der beweglichen Struktur: Speiche 30 und Lenkradkranz 10) zu führen.
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4 stellt einen Schnitt eines Teils des Lenkrads gemäß einer Ebene von 1 dar, welche die Drehachse IV-IV enthält;
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Das Gelenk 40 umfasst hauptsächlich die Gelenkwelle 41, die Spannmutter 42 und einen Gleitring 43.
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Die Gelenkwelle 41 ist in einer Verstärkung 31 der Speiche 30 montiert (z.B. geschraubt, eingesteckt oder eingepresst), um eine Verbindung zu bilden, die es der Gelenkwelle 41 ermöglicht, die Verstärkung 31 rotierend anzutreiben, beispielsweise eine Verbindung des Typs mit Einbettung.
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Der Gleitring 43 besteht üblicherweise aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten (z. B. Polytetrafluorethylen oder PTFE) und ist an einer Rückwand der Nabe 20 angebracht, um die Reibung auf Höhe des Gelenks 40 zu begrenzen.
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Die Spannmutter 42 ist auf die Gelenkwelle 41 geschraubt, um eine Steuerplatte 63 einzuschließen, die mit dem Steuerarm 62 der 3 zusammenwirkt.
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Die Gelenkwelle 41 ist üblicherweise mit einer Platte oder einer Nut versehen, um einen Drehstopp mit der Steuerplatte 63 sicherzustellen, um eine wirksame Verriegelung über die kinematische Kette bereitzustellen, die sie mit dem Aktuator 61 verbindet.
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In 4 ist zu erkennen, dass die Verstärkung 31 der Speiche 30 gemeinsam und/oder durchgehend mit der Verstärkung des Lenkradkranzes 10 verläuft, wobei ein Überzug 32 eine durchgehende und ästhetische Abdeckung für den Benutzer bildet.
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Es kann daher festgestellt werden, dass das Kabel 51 des elektrischen Leiters 50 vom zentralen Teil der Nabe 20 ausgeht und in der Aussparung oder dem zentralen Loch der Gelenkwelle 41 verläuft, um direkt in den Überzug 32 der beweglichen Struktur aufgenommen zu werden. Somit ist das Kabel 51 von den anderen Teilen des Lenkrads entfernt und vor Vibrationen, Quetschungen, Interferenzen und Reibung geschützt, die andernfalls dem elektrischen Leiter 50 auferlegt werden könnten.
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Nicht dargestellt, kann in der Aussparung der Gelenkwelle 41 ein Positionierungseinsatz vorgesehen sein, um das Kabel 51 zu fixieren bzw. zu befestigen (z. B. durch Einclipsen), um es daran zu hindern, sich relativ zur Gelenkwelle 41 zu bewegen oder zu verschieben, oder noch besser das Kabel 51 vor scharfen Kanten, die an der Gelenkwelle 41 vorhanden wären, zu schützen.
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Es ist auch anzumerken, dass der in 3 sichtbare Verbinder 52 eine Größe aufweist, die größer als die des Kabeldurchgangs in der Gelenkwelle 41 ist, was verhindert, dass er während der Montage in die Aussparung oder das Loch gleitet. Der Verbinder 52 kann beispielsweise mit dem Kabel 51 verbunden werden, nachdem letzteres in die Gelenkwelle 41 eingeführt wurde.
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5 stellt eine alternative Ausführung der Implementierung von 4 dar. Die identischen Teile werden nicht erneut beschrieben.
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Insbesondere umfasst das Gelenk 40 eine Spielausgleichsvorrichtung, hier in Form von konischen und/oder elastischen Scheiben, die ein elastisches Element bilden, das zwischen der Speiche 30 und zwei Gleitscheiben 45 angeordnet ist, die auf der Rückführung der Nabe 20 aufliegen. Alternativ kann auch eine Feder vorgesehen sein.
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Dadurch ist es möglich, die Klopfrisiken zu begrenzen, ohne große Anforderungen an die Toleranzen und Fertigungsspiele zu stellen.
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Schließlich besteht die Verstärkung der beweglichen Struktur (Speiche 30 und Lenkradkranz 10) aus zwei Teilen 31A und 11A, die durch eine Schraube 12 (oder andere Mittel wie eine Niete, eine verschraubte oder kraftschlüssig eingesetzte Keilachse usw.) aneinander befestigt sind.
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Eine derartige Implementierung ermöglicht es, die Speichen 30 jeweils unabhängig voneinander auf der Nabe 20 zu montieren und dann den Lenkradkranz 10 zu befestigen.
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Darüber hinaus kann angemerkt werden, dass der Kranz 10 unabhängig von der Speiche 30 geformt ist, aber es kann ein einziges Formteil für die gesamte Verstärkung der mobilen Struktur bereitgestellt werden, wie für die Implementierung von 4.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202017107359 [0002]
- US 10562558 [0002]
- US 2019291772 A1 [0003]
