DE60200754T2

DE60200754T2 - Lenkeinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE60200754T2
Application number: DE60200754T
Authority: DE
Inventors: François Bailleux
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: FR2833916A1; ES2221918T3; ATE270993T1; DE60200754D1; EP1323617B1; EP1323617A1; FR2833916B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Lenkeinrichtung für ein Fahrzeug, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert und beispielsweise aus der US 4 485 317 A bekannt ist.
Herkömmlicherweise umfasst eine Lenkeinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere eines Automobils, eine Lenksäule, an deren einem Ende ein Lenkrad fest montiert ist. Das Lenkrad umfasst eine zentrale Nabe, um die herum ein Ring angeordnet ist, der vom Fahrer gehalten wird. Die zentrale Nabe ist normalerweise mit Steuerungen, beispielsweise Schaltern versehen, die der Fahrer manuell betätigt.
Die zentrale Nabe des Lenkrads kann mit einem Sicherheitssystem wie einem Airbag versehen sein.
Die Tatsache, dass sich die Nabe mit dem Lenkrad dreht, zwingt die Hersteller von Airbags dazu, diesen in Bezug auf ihren Mittelpunkt eine symmetrische Form zu geben, damit sie unabhängig vom Winkel des Lenkrads sicher funktionieren. Für ein optimales Funktionieren des Airbags wäre eine asymmetrische Form jedoch besser, aber das zwingt den Konstrukteur dazu, ihn an einer festen Nabe zu montieren, die innerhalb des Lenkrads angeordnet ist, welches frei drehbar ist.
Aus der US 4 561 324 ist eine Lenkeinrichtung bekannt, in der die Nabe des Lenkrads so angeordnet ist, dass sie fest bleibt, während das Lenkrad mit der Lenksäule frei drehbar ist. Die Nabe kann einen Airbag aufnehmen, der vorteilhafterweise asymmetrisch geformt sein kann.
Aus der US 4 604 912 ist eine Lenkeinrichtung mit einer festen Lenkradnabe bekannt, die verschiedene manuell zu betätigende Steuerungen aufweist.
Solche Einrichtungen sind mit Nachteilen verbunden, da sich bei einer Drehung des Lenkrads die an der festen Nabe angeordneten Steuerungen nicht mehr in Reichweite der Finger des Fahrers befinden; er muss sie also visuell suchen und wendet dabei die Augen von der Straße.
Die Anmelderin hat es sich zum Ziel gesetzt, die im Stand der Technik auftretenden Schwierigkeiten und Nachteile zu überwinden, indem sie eine Lenkeinrichtung vorschlägt, die dafür sorgt, dass sich die an der Lenkradnabe angeordneten Steuerungen unabhängig vom Winkel des Lenkrads stets in Reichweite der Finger des Fahrers befinden, und die es außerdem ermöglicht, einen Airbag von optimaler Form zu montieren.
Außerdem betrifft die Erfindung eine Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs mit einer Lenksäule, an deren einem Ende ein Lenkrad befestigt ist, und mit einer Nabe, die an das Lenkrad angrenzend, aber gegenüber diesem drehbar montiert ist und Funktionsmittel aufweist, wobei die Lenkeinrichtung darüber hinaus Mittel aufweist, die die Nabe in Drehung versetzen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel einen über eine Feder mit rechteckigem Querschnitt mit der Nabe verbundenen Elektromotor umfassen.
Vorzugsweise ist die Feder schraubenförmig.
Vorteilhafterweise ist die Feder aus Stahl oder Verbundwerkstoff und weist ungefähr sechs Windungen auf.
Vorzugsweise umfassen die Funktionsmittel einen Sicherheits-Airbag oder Steuerungen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nun detaillierter anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, die als nicht einschränkende Beispiele dienen.
1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Lenkeinrichtung nach dem Stand der Technik.
2A zeigt einen Querschnitt durch eine Lenkeinrichtung nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsart.
2B zeigt einen Querschnitt durch eine Lenkeinrichtung nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsart.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Elements von 2A.
4 ist ein Logikplan der Mittel, die den Einsatz der Erfindung erlauben.
5 zeigt die verschiedenen Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung zu führen.
1 zeigt schematisch eine Lenkeinrichtung 10 herkömmlicher Bauart. Sie umfasst eine Lenksäule 12, an deren einem Ende ein Lenkrad 14 fest montiert ist, das von einem Ring 16 gebildet wird, der von einem Fahrer gehalten wird und um eine Nabe 18 herum angeordnet ist. Dank den Rollen 20 ist die Säule gegenüber dem (nicht dargestellten) Aufbau des Fahrzeugs frei drehbar. Die Nabe 18 ist mit einem Airbag versehen, der gegenüber seinem Mittelpunkt symmetrisch geformt ist, damit er unabhängig vom Winkel des Lenkrads sicher funktioniert.
2A zeigt die erfindungsgemäße Lenkeinrichtung. Elemente, die diese Einrichtung mit derjenigen von 1 gemeinsam hat, tragen die gleichen Bezugszeichen.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die mithilfe von Rollen 20 am Aufbau 22 des Fahrzeugs montierte Lenksäule 12 ein von Zweigen 24 und einem Ring 16 gebildetes Lenkrad 14. Eine innerhalb des Lenkrads 14 montierte Nabe 18 umfasst Funktionsmittel wie einen Airbag oder (nicht dargestellte) elektrische Steuerungen. Die Nabe 18 ist an einem Ring 25 montiert, der nur gegenüber dem Lenkrad 14 und gegenüber dem Aufbau 22 des Fahrzeugs mithilfe von Kugellagern 26 frei drehbar ist.
Die Nabe 18 wird unabhängig von der Bewegung des Lenkrads 14 in Drehung versetzt. Hierzu ist ein Elektromotor 28 fest am Aufbau 22 des Fahrzeugs montiert und erstreckt sich im Allgemeinen koaxial mit der Lenksäule 12. Ein Zahnrad 30 ist mithilfe von Rollen um die Lenksäule 12 frei drehbar. Der Elektromotor umfasst ein Ritzel 34, das mit dem Zahnrad 30 zusammenwirkt. So bewirkt eine Drehung des Elektromotors 28 eine Drehung des Zahnrads 30.
Erfindungsgemäß ist das Zahnrad 30 über eine Feder 36 mit dem Haltring 25 der Nabe 18 verbunden. Die Feder 36 hat die Form einer Schraube mit rechteckigem Querschnitt, dessen Breite seine Dicke um ein Vielfaches übersteigt, was ihr eine flache Form verleiht. Vorzugsweise ist die Feder aus Stahl oder Verbundwerkstoff und weist ungefähr sechs Windungen auf.
Die Feder 36 ist detaillierter in 3 dargestellt. Der Querschnitt der Feder ist rechteckig, ihre Abmessungen bewegen sich in der Größenordnung von 1 zu 20 Millimeter. An ihrem Ende, das dem Zahnrad 30 gegenüberliegt, weist die Feder Befestigungen 38 auf, die sie fest mit dem Ring 25 der Nabe 18 verbinden. Einer der Zweige 24 des Lenkrads 14 ist zwischen zwei Windungen der Feder 36 dargestellt. Die Zweige können mit minimaler Reibung zwischen den Windungen der Feder gleiten, insbesondere dank einem teflonartigen Überzug. So kann der Motor 28 die Einheit aus Zahnrad 30, Feder 36 und Nabe 18 in Drehung versetzen und gleichzeitig kann sich das Lenkrad 14 frei drehen.
Die Feder 36 kann auch eine elektrische Verbindung zwischen einer (nicht dargestellten) Quelle und den Funktionsmitteln herstellen, die an der Nabe 18 angeordnet sind. Die Leiter oder elektrischen Drähte können an der ebenen Oberfläche der Feder angeordnet sein oder in Form eines mehradrigen Kabels entlang eines der Ränder montiert sein.
Ein erster Lagesensor 42, der am Aufbau 20 des Fahrzeugs montiert ist, erlaubt die Bestimmung der Winkelposition der Lenksäule 12 und damit des Lenkrads 14. Ein zweiter Lagesensor 44, der am Boden der Nabe 18 montiert ist, erlaubt die Bestimmung der Winkelposition der Nabe gegenüber dem Lenkrad 14. Ein nicht dargestellter Rechner sendet in Abhängigkeit der von den Lagesensoren 42 und 44 gelieferten Daten Steuersignale an den Elektromotor 28.
So wird die Nabe in einer ersten Ausführungsart, wenn das Lenkrad in einer Richtung gedreht wird, in der gleichen Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit wie das Lenkrad gedreht, bis die Nabe einen vorher festgelegten Winkel in Bezug auf die Ruhestellung der Lenkeinrichtung erreicht. Dann wird die Nabe unabhängig vom Winkel, den das Lenkrad über den besagten Winkel hinaus einnimmt, in dieser Position gehalten. Vorzugsweise beträgt der vorher festgelegte Winkel 30 Grad, aber er kann sich zwischen ungefähr 10 und 45 Grad bewegen. Sobald das Lenkrad, zum vorher festgelegten Winkel zurückkehrt und sich weiter zu seiner Ruhestellung hin dreht, beginnt sich die Nabe erneut mit dem Lenkrad zu drehen, um die an ihr angeordneten Steuerungen in Reichweite der Finger des Fahrers zu halten. Dieses Verfahren ist in 5 – Lösung A veranschaulicht.
2B zeigt eine zweite Ausführungsart, bei der der Elektromotor 28 nicht mehr zwischen den Zweigen 24 des Lenkrads und dem festen Abschnitt der Säule 22, sondern vielmehr zwischen dem Lenkrad und dem Ring 25 der Nabe 18 angeordnet ist. Diese Lösung ist bei bestimmten Fahrzeugen mit mehr Platz im Lenkrad als in der Höhe der Lenksäule 12 interessant.
Nach einer alternativen Ausführungsart folgt die Nabe, wenn das Lenkrad über den vorher festgelegten Winkel hinaus gedreht wird, der Bewegung des Lenkrads bis zum vorher festgelegten Winkel und beginnt dann in entgegengesetzter Richtung zu drehen, um in ihre Ruhestellung zurückzukehren, und zwar unabhängig vom Winkel des Lenkrads über den vorher festgelegten Winkel hinaus. Dieses Verfahren ist in 5 – Lösung B veranschaulicht.
4 ist ein Logikplan, der die Beziehung zwischen den Bestandteilen der erfindungsgemäßen Lenkeinrichtung veranschaulicht.
Wenn sich das Lenkrad und die Nabe mit dem gleichen Winkel und der gleichen Geschwindigkeit drehen, wird die Drehung der Zweige des Lenkrads vom Säulensensor ermittelt, der den Winkel zwischen der Säule und dem Aufbau des Fahrzeugs misst. Dieser Winkel wird an das elektronische Modul gesandt, welches dem Elektromotor 28 eine Instruktion erteilt, um die Nabe über das Zahnrad 30, die Feder 36 und den Ring 25 zu drehen, bis ein Winkel von null Grad am Lagesensor 44 erhalten wird.
Wenn das Lenkrad über den vorher festgelegten Winkel hinaus gedreht wird, wird die Nabe unbeweglich gehalten. Die Drehung der Zweige des Lenkrads wird vom Säulensensor ermittelt, der den Winkel zwischen der Säule und dem Aufbau des Fahrzeugs misst. Wenn dieser Winkel größer ist als der vorher festgelegte Winkel, blockiert das elektronische Modul die Drehung des Elektromotors 28, damit die Nabe fest ist. Wenn der Lenkradwinkel kleiner wird als der vorher festgelegte Winkel, kehrt die Einrichtung in den vorhergehenden Modus zurück.
Die Erfindung bietet eine Lenkeinrichtung, die wenig Veränderungen am Aufbau des Lenkrads und der Nabe erforderlich macht, aber dafür sorgt, dass die Steuertasten stets in Reichweite der Finger des Fahrers sind, und es ermöglicht, dem Airbag eine optimale Form zu verleihen. Außerdem ermöglicht sie eine freie Formgebung der Nabe und des Lenkrads.

Claims

Lenkeinrichtung eines Fahrzeugs mit einer Lenksäule (12), an deren einem Ende ein Lenkrad (14) befestigt ist, und mit einer Nabe (18), die an das Lenkrad angrenzend, aber gegenüber diesem drehbar montiert ist und Funktionsmittel aufweist, wobei die Lenkeinrichtung darüber hinaus Mittel aufweist, die die Nabe in Drehung versetzen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel einen Elektromotor (28) umfassen, der über eine Feder (36) mit rechteckigem Querschnitt mit der Nabe verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (36) schraubenförmig ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (36) aus Stahl oder Verbundwerkstoff ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (28) am Aufbau des Fahrzeugs befestigt ist, wobei ein Ende der Feder mit einem Element verbunden ist, das gegenüber der Lenksäule frei drehbar montiert ist, wobei der Elektromotor so angeordnet ist, dass er das Element in Drehung versetzt, und wobei das andere Ende der Feder mit der Nabe verbunden ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie darüber hinaus einen Sensor (42) der Winkellage des Lenkrads sowie einen Sensor (44) der Winkellage der Nabe (18) aufweist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsmittel einen Sicherheits-Airbag oder Steuerungen umfassen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder außerdem Mittel zum Übertragen der elektrischen Signale aufweist.