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Die Erfindung betrifft eine verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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In der Regel sind Lenksäulen im Pkw manuell oder elektrisch in der Höhe und der Länge verstellbar. Speziell die Längsverstellung wird häufig als ein Teleskop zwischen dem Gehäuse, welches die Schwenkbewegung für die Höhenverstellung ausführt, und dem Teleskoprohr, häufig als Crashrohr oder Führungsrohr bezeichnet, ausgeführt.
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Des Weiteren weisen manche Lenksäulen eine sogenannte Easy-Entry-Funktion auf, welche es ermöglicht, dass ein Lenksäulenkörper der Lenksäule so tief einfahrbar ist, wie es ein Verstellbereich der Lenksäule erlaubt. Der Verstellbereich der Lenksäule weist in der Regel einen Hub von 25 mm bis 35 mm auf.
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Die
DE 10 2008 060 225 B4 offenbart eine verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit einem Lenksäulenkörper zur Lagerung einer drehbaren Lenkwelle, einem Klemmmechanismus zur Umsetzung einer stufenlosen Verstellbarkeit der Lenkwelle entlang der Längsrichtung des Lenksäulenkörpers und einem Energieabsorptionsmechanismus zur energieverzehrenden Verlagerung der Lenkwelle bei einem Unfall.
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Im Rahmen der Anwendung eines autonomen Fahrbetriebs des Fahrzeugs ist es jedoch wünschenswert, einen größeren Verstellbereich der Lenksäule zu ermöglichen, sodass die Lenksäule und eine daran angebrachte Lenkvorrichtung in einem autonomen Fahrbetrieb des Fahrzeugs weitestgehend in einem Armaturenbrett bzw. einer Innenraumverkleidung des Fahrzeugs versenkbar ist.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche eine erweiterte Verstellbarkeit eines Teleskopmechanismus relativ zu einem Lenksäulenkörper ermöglicht.
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Die Aufgabe wird mit einer verstellbaren Lenksäule für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft eine verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug, mit einem Lenksäulenkörper zur Lagerung einer drehbaren Lenkwelle, einem in einer Öffnung des Lenksäulenkörpers längsverschiebbar angeordneten Mantelrohr und einem in einer Öffnung des Mantelrohrs längsverschiebbar angeordneten Crashrohr.
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Die verstellbare Lenksäule umfasst ferner eine Mehrzahl von, das Mantelrohr in dem Lenksäulenkörper führenden ersten Führungsanordnungen zum Verschieben des Mantelrohrs in Axialrichtung des Lenksäulenkörpers, wobei die Mehrzahl erster Führungsanordnungen einen an einem Innenumfang des Lenksäulenkörpers im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt, einen an einem Außenumfang des Mantelrohrs im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt und eine Mehrzahl von Kugeln aufweist, welche in einem zwischen dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt am Innenumfang des Lenksäulenkörpers und dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt am Außenumfang des Mantelrohrs ausgebildeten Hohlraum angeordnet sind.
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Die verstellbare Lenksäule umfasst ferner eine Mehrzahl von, das Crashrohr in dem Mantelrohr führenden zweiten Führungsanordnungen zum Verschieben des Crashrohrs in Axialrichtung des Lenksäulenkörpers, wobei die Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen einen an einem Innenumfang des Mantelrohrs im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt, einen an einem Außenumfang des Crashrohrs im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt, und eine Mehrzahl von Kugeln aufweist, welche in einem zwischen dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt am Innenumfang des Mantelrohrs und dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt am Außenumfang des Crashrohrs ausgebildeten Hohlraum angeordnet sind.
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, durch das Vorsehen des Rohr-in-Rohr Teleskopmechanismus umfassend das in der Öffnung des Lenksäulenkörpers längsverschiebbar angeordnete Mantelrohr und das in der Öffnung des Mantelrohrs längsverschiebbar angeordnete Crashrohr, welche durch die entsprechenden Führungsanordnungen kugelgelagert sind, in vorteilhafter Weise einen kompakten Verstellmechanismus zum Verstellen der Lenksäule bereitzustellen, welcher ebenfalls in einfacher Art und Weise in der Lenksäule verbaubar ist. Ferner weisen die eine Mehrzahl von Kugeln aufweisenden Führungsanordnungen den Vorteil einer reibungsarmen und geräuscharmen Verstellbarkeit der Rohre auf.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von Kugeln jeder der Mehrzahl erster Führungsanordnungen in einem Kugelkäfig angeordnet sind, welcher dazu ausgebildet ist, die Mehrzahl von Kugeln voneinander zu beabstanden, und wobei die Mehrzahl von Kugeln jeder der Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen in einem Kugelkäfig angeordnet sind, welcher dazu ausgebildet ist, die Mehrzahl von Kugeln voneinander zu beabstanden. Somit kann in vorteilhafter Weise eine reibungs- und geräuscharme Verstellbarkeit der Rohre ermöglicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kugelkäfig jeder der Mehrzahl erster Führungsanordnungen dazu ausgebildet ist, eine erste Mehrzahl von Kugeln und eine zweite Mehrzahl von Kugeln aufzunehmen, wobei zwischen der ersten Mehrzahl von Kugeln und der zweiten Mehrzahl von Kugeln ein Abstandshalter zum axialen Beabstanden der ersten Mehrzahl von Kugeln und der zweiten Mehrzahl von Kugeln angeordnet ist. Der Abstandshalter ermöglicht in vorteilhafter Weise eine derartige Beabstandung der ersten Mehrzahl von Kugeln von der zweiten Mehrzahl von Kugeln jeder der Führungsanordnungen, dass die jeweils zueinander verstellbaren Rohre mit einer möglichst geringen Anzahl von Kugeln relativ zueinander verstellbar sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kugelkäfig jeder der Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen dazu ausgebildet ist, eine erste Mehrzahl von Kugeln und eine zweite Mehrzahl von Kugeln aufzunehmen, wobei zwischen der ersten Mehrzahl von Kugeln und der zweiten Mehrzahl von Kugeln ein Abstandshalter zum axialen Beabstanden der ersten Mehrzahl von Kugeln und der zweiten Mehrzahl von Kugeln angeordnet ist. Der Abstandshalter ermöglicht in vorteilhafter Weise eine derartige Beabstandung der ersten Mehrzahl von Kugeln von der zweiten Mehrzahl von Kugeln jeder der Führungsanordnungen, dass die jeweils zueinander verstellbaren Rohre mit einer möglichst geringen Anzahl von Kugeln relativ zueinander verstellbar sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine axiale Länge des Abstandshalters zumindest eine axiale Länge der ersten Mehrzahl von Kugeln und/oder eine axiale Länge der zweiten Mehrzahl von Kugeln aufweist. Somit kann ermöglicht werden, dass die jeweilige erste Mehrzahl von Kugeln und die jeweilige zweite Mehrzahl von Kugeln relativ zu einer Länge der zu verstellenden Rohre möglichst weit voneinander beabstandbar sind, um damit eine einfache sowie reibungs- und geräuscharme Verstellbarkeit zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl erster Führungsanordnungen in einer durch eine Mittellängsachse des Crashrohrs verlaufenden ersten Ebene angeordnet ist, und wobei die Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen in einer durch die Mittellängsachse des Crashrohrs verlaufenden zweiten Ebene angeordnet ist, wobei die erste Ebene zur zweiten Ebene um einen vorgegebenen Winkel geneigt ist.
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Die Neigung der ersten Ebene zur zweiten Ebene um den vorgegebenen Winkel ermöglicht eine in vorteilhafter Weise platzsparende Anordbarkeit der Mehrzahl erster Führungsanordnungen zum Verschieben des Mantelrohrs in Axialrichtung des Lenksäulenkörpers und der Mehrzahl von, das Crashrohr in dem Mantelrohr führenden zweiten Führungsanordnungen zum Verschieben des Crashrohrs in Axialrichtung des Lenksäulenkörpers, da das Mantelrohr, das Crashrohr und der Lenksäulenkörper zur Unterbringung der Führungsanordnungen nicht größer dimensioniert werden muss.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Mantelrohr mit dem Crashrohr durch ein Zahnstangengetriebe verbunden ist, welches dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Mantelrohrs in eine proportionale Bewegung des Crashrohrs umzusetzen. Somit kann in vorteilhafter Weise die axiale Verstellbarkeit der Lenksäule durch lediglich einen Antrieb ermöglicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lenksäule von einer ersten Fahrposition, insbesondere einer Lenksäulenposition für manuelles Fahren, in eine zweite Fahrposition, insbesondere eine Lenksäulenposition für autonomes Fahren, verstellbar ist. Die Lenksäule eignet sich somit in vorteilhafter Weise für einen manuellen Fahrbetrieb als auch für einen autonomen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein axialer Verstellbereich der Lenksäule von der ersten Fahrposition in die zweite Fahrposition zumindest 70 mm, vorzugsweise zumindest 100 mm, beträgt. Der Teleskopmechanismus der Lenksäule ermöglicht somit in vorteilhafter Weise eine vollständige Versenkbarkeit des Lenkrads bzw. der Lenkvorrichtung in einem Armaturenbrett bzw. einer Innenraumverkleidung des Kraftfahrzeugs in der zweiten Fahrposition.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lenksäule einen mit einer elektrischen Maschine verbundenen Spindeltrieb aufweist, wobei eine Spindelmutter des Spindeltriebs mit dem Mantelrohr verbunden ist, und wobei der Spindeltrieb dazu ausgebildet ist, das Mantelrohr durch Bewegung der Spindelmutter axial zu verstellen.
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Aufgrund der Verbindung der Spindelmutter mit dem Mantelrohr sowie dem Vorsehen des Zahnstangengetriebes zur Verbindung des Mantelrohrs mit dem Crashrohr wird das Crashrohr damit bei Bewegung des Mantelrohrs proportional zu diesem bewegt.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer verstellbaren Lenksäule für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Querschnittsansicht der verstellbaren Lenksäule für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Seitenansicht der verstellbaren Lenksäule für das Kraftfahrzeug in einer zweiten Fahrposition gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine Seitenansicht der verstellbaren Lenksäule für das Kraftfahrzeug in einer ersten Fahrposition gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
- 5 eine Längsschnittansicht der verstellbaren Lenksäule für das Kraftfahrzeug in einer Position für autonomes Fahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile oder Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer verstellbaren Lenksäule für ein Kraftfahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die verstellbare Lenksäule 1 für das Kraftfahrzeug weist einen Lenksäulenkörper 10 zur Lagerung einer drehbaren Lenkwelle 12 auf. Die Lenkwelle 12 ist in eine Öffnung 16b eines Crashrohrs 16 eingefügt.
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Ferner weist die verstellbare Lenksäule 1 ein in einer Öffnung 10a des Lenksäulenkörpers 10 längsverschiebbar angeordnetes Mantelrohr 14 auf. Darüber hinaus weist die verstellbare Lenksäule 1 das in einer Öffnung 14a des Mantelrohrs 14 längsverschiebbar angeordnetes Crashrohr 16 auf.
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Die Lenksäule 1 weist darüber hinaus einen mit einer elektrischen Maschine 50 verbundenen Spindeltrieb 52 auf. Eine Spindelmutter 54 des Spindeltriebs 52 ist mit dem Mantelrohr 14 verbunden. Der Spindeltrieb 52 ist dazu ausgebildet, das Mantelrohr 14 durch Bewegung der Spindelmutter 54 axial zu verstellen. Um die axiale Verstellbarkeit des Mantelrohrs 14 durch die Spindelmutter 54 zu ermöglichen, weist der Lenksäulenkörper 10 hierfür ein (in 1 nicht gezeigtes) Langloch auf, entlang welchem die Spindelmutter 54 relativ zum Lenksäulenkörper 10 in Verbindung mit dem Mantelrohr 14 bewegbar ist.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht der verstellbaren Lenksäule für das Kraftfahrzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Mehrzahl erster Führungsanordnungen 18, 20 weisen einen an einem Innenumfang 10b des Lenksäulenkörpers 10 im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 22a, 22b auf. Ferner weisen die Mehrzahl erster Führungsanordnungen 18, 20 einen an einem Außenumfang 14b des Mantelrohrs 14 im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 24a, 24b sowie eine Mehrzahl von Kugeln 26, 27 auf, welche in einem zwischen dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 22a, 22b am Innenumfang 10b des Lenksäulenkörpers 10 und dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 24a, 24b am Außenumfang des Mantelrohrs 14 ausgebildeten Hohlraum 28a, 28b angeordnet sind.
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Ferner weist die verstellbare Lenksäule 1 eine Mehrzahl von, das Crashrohr 16 in dem Mantelrohr 14 führenden zweiten Führungsanordnungen 30, 32 zum Verschieben des Crashrohrs 16 in Axialrichtung des Lenksäulenkörpers 10 auf. Die Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen 30, 32 weisen einen an einem Innenumfang 14c des Mantelrohrs 14 im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 34a, 34b auf.
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Ferner weisen die Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen 30, 32 einen an einem Außenumfang 16a des Crashrohrs 16 im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 36a, 36b und einer Mehrzahl von Kugeln 38, 39 auf, welche in einem zwischen dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 34a, 34b am Innenumfang 14c des Mantelrohrs 14 und dem im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitt 36a, 36b am Außenumfang 16a des Crashrohrs 16 ausgebildeten Hohlraum 40a, 40b angeordnet sind.
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Die Mehrzahl erster Führungsanordnungen 18, 20 ist in einer durch eine Mittellängsachse M des Crashrohrs 16 verlaufenden ersten Ebene E1 angeordnet. Die Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen 30, 32 sind in einer durch die Mittellängsachse M des Crashrohrs 16 verlaufenden zweiten Ebene E2 angeordnet. Die erste Ebene E1 ist zur zweiten Ebene E2 um einen vorgegebenen Winkel α geneigt.
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Die Lenkwelle 12 ist in einer Öffnung 16b des Crashrohrs 16 eingefügt. Das Crashrohr 16 weist im Bereich des am Außenumfang 16a des Crashrohrs 16 im Wesentlichen konkav ausgebildeten Abschnitts 36a, 36b einen an einem Innenumfang des Crashrohrs 16 im Wesentlichen konvex ausgebildeten Abschnitt 46a, 46b auf.
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Das Mantelrohr 14 ist mit dem Crashrohr 16 durch ein Zahnstangengetriebe 48 verbunden, welches dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Mantelrohrs 14 in eine proportionale Bewegung des Crashrohrs 16 umzusetzen. Das Zahnstangengetriebe 48 kann auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, um die vorstehend genannte Funktionalität zu gewährleisten.
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3 zeigt eine Seitenansicht der verstellbaren Lenksäule für das Kraftfahrzeug in einer zweiten Fahrposition gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Fahrposition P2 ist eine Lenksäulenposition für autonomes Fahren, in welcher die Lenksäule 1, d.h. das (in 3 nicht gezeigte) Mantelrohr und das (in 3 nicht gezeigte) Crashrohr vollständig im Lenksäulenkörper 10 versenkt sind.
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4 zeigt eine Seitenansicht der verstellbaren Lenksäule für das Kraftfahrzeug in einer ersten Fahrposition gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Längsschnittansicht bezieht sich auf die in 2 gezeigte Schnittebene A-A. Die Lenksäule 1 ist in einer ersten Fahrposition P1 gezeigt. Die erste Fahrposition P1 ist eine Lenksäulenposition für manuelles Fahren, in welcher sowohl das Mantelrohr 14 als auch das Crashrohr 16 vollständig ausgefahren sind. Ein axialer Verstellbereich V der Lenksäule 1 von der ersten Fahrposition P1 in die in 4 gezeigte zweite Fahrposition P2 beträgt zumindest 70 mm, vorzugsweise zumindest 100 mm.
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5 zeigt eine Längsschnittansicht der verstellbaren Lenksäule für das Kraftfahrzeug in einer Position für autonomes Fahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Mehrzahl von Kugeln 26, 27 jeder der Mehrzahl erster Führungsanordnungen 18, 20 sind in einem Kugelkäfig 42a, 42b angeordnet. Der Kugelkäfig 42a, 42b ist dazu ausgebildet, die Mehrzahl von Kugeln 26, 27 voneinander zu beabstanden.
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Ferner sind die Mehrzahl von (in 5 nicht gezeigten) Kugeln jeder der Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen ebenfalls in einem Kugelkäfig angeordnet, welcher dazu ausgebildet ist, die Mehrzahl von Kugeln voneinander zu beabstanden. Die Mehrzahl von Kugeln jeder der Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen sind aufgrund des Winkelversatzes der Mehrzahl von Kugeln jeder der Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen zu den Kugeln 26, 27 jeder der Mehrzahl erster Führungsanordnungen 18, 20 in 5 nicht sichtbar, da in einer anderen Ebene angeordnet.
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Der Kugelkäfig 42a, 42b jeder der Mehrzahl erster Führungsanordnungen 18, 20 ist dazu ausgebildet, eine erste Mehrzahl von Kugeln 26a, 27a und eine zweite Mehrzahl von Kugeln 26b, 27b aufzunehmen. Zwischen der ersten Mehrzahl von Kugeln 26a, 27a und der zweiten Mehrzahl von Kugeln 26b, 27b ist jeweils ein Abstandshalter 26c, 27c zum axialen Beabstanden der ersten Mehrzahl von Kugeln 26a, 27a und der zweiten Mehrzahl von Kugeln 26b, 27b angeordnet.
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Ferner ist der (in 5 nicht gezeigte) Kugelkäfig jeder der Mehrzahl zweiter Führungsanordnungen dazu ausgebildet, eine erste Mehrzahl von Kugeln und eine zweite Mehrzahl von Kugeln aufzunehmen, wobei zwischen der ersten Mehrzahl von Kugeln und der zweiten Mehrzahl von Kugeln ein Abstandshalter zum axialen Beabstanden der ersten Mehrzahl von Kugeln und der zweiten Mehrzahl von Kugeln angeordnet ist.
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Eine axiale Länge des Abstandshalters 26c, 27c weist zumindest eine axiale Länge der ersten Mehrzahl von Kugeln 26a, 27a oder eine axiale Länge der zweiten Mehrzahl von Kugeln 26b, 27b auf. Alternativ kann der Abstandshalter 26c, 27c eine andere geeignete Dimensionierung aufweisen, wie beispielsweise eine axiale Länge L2 der ersten Mehrzahl von Kugeln 26a, 27a und eine axiale Länge der zweiten Mehrzahl von Kugeln 26b, 27b in Kombination.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008060225 B4 [0004]
