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Vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkanordnung eines Fahrzeugs.
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Übliche Lenkanordnungen eines Fahrzeugs umfassen eine Lenkhandhabe, beispielsweise ein Lenkrad oder entsprechende Lenkhörner. Die Lenkhandhabe ist drehfest über eine Lenkspindelwelle mit dem Lenkgetriebe des Fahrzeugs verbunden. In den meisten Fahrzeugen befindet sich in der Lenkhandhabe ein Airbag. Das Fahrzeug ist zum Erfassen einer Crash-Situation ausgebildet und kann bei erfasster Crash-Situation den Airbag auslösen.
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Es ist eine Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Lenkanordnung für ein Fahrzeug anzugeben, die eine Verletzung eines Fahrers bei einem Crash des Fahrzeugs so gut wie möglich reduziert oder verhindert.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Im Rahmen der Erfindung wurde berücksichtigt, dass die Wirkung des Airbags bei einem Crash des Fahrzeugs abhängig ist vom Abstand des Fahrers zur Lenkhandhabe und somit zum Airbag. Dieser Abstand ist insbesondere abhängig von der Größe des Fahrers und von der Sitzposition des Fahrers. Auf der einen Seite sollte der entfaltete Airbag möglichst nah am Fahrer positioniert sein, um Verletzungen des Fahrers durch den Unfall weitestgehend zu minimieren, auf der anderen Seit ist direktes Anschießen des Insassen zu vermeiden, da Verletzungsgefahr durch die Airbagentfaltung gegeben ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lenkanordnung eines Fahrzeugs. Die Lenkanordnung umfasst eine Lenkhandhabe. Die Lenkhandhabe ist insbesondere als Lenkrad ausgebildet. Allerdings kann die Lenkhandhabe beispielsweise auch durch Lenkhörner gebildet sein. In der Lenkhandhabe befindet sich vorzugsweise ein Airbag. Des Weiteren umfasst die Lenkanordnung eine Aufnahmevorrichtung zur linearbeweglichen Aufnahme der Lenkhandhabe. Die Linearbewegung ermöglicht ein Bewegen bzw. Anstellen der Lenkhandhabe auf den Fahrer zu. Die Aufnahmevorrichtung ist insbesondere zur Befestigung an der Karosserie des Fahrzeugs ausgebildet und ist somit gegenüber dem Fahrzeug ortsfest.
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Die Lenkanordnung weist einen Aktuator auf. Der Aktuator ist ausgebildet und angeordnet zum Linearbewegen der Lenkhandhabe gegenüber der Aufnahmevorrichtung. Durch Aktivieren des Aktuators wird die Lenkhandhabe von der Aufnahmevorrichtung weg und somit auf den Fahrer des Fahrzeugs zu bewegt.
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Ferner umfasst die Lenkanordnung ein Steuergerät. Der Einfachheit halber wird hier von einem Steuergerät gesprochen. Allerdings ist es auch möglich, dass die im Rahmen des einen Steuergeräts beschriebenen Funktionen durch mehrere verschiedene Steuergeräte im Fahrzeug bereitgestellt werden. Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, eine Crash-Situation des Fahrzeugs zu erfassen. Fahrzeuge sind üblicherweise ohnehin dazu ausgebildet, solche Crash-Situationen zu erfassen. Diese folgt insbesondere über entsprechende Sensoren am Fahrzeug, die auch dazu benutzt werden, um den Airbag auszulösen. Im einfachsten Falle erhält das hier beschriebene Steuergerät von einem weiteren Steuergerät die entsprechende Information, dass die Crash-Situation vorliegt.
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Unter „Crash-Situation“ ist zu verstehen, dass ein Crash des Fahrzeugs mit ausreichender Wahrscheinlichkeit oder zwangsläufig kurz bevorsteht oder bereits stattfindet.
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Das Steuergerät der Lenkanordnung ist dazu ausgebildet, bei erfasster Crash-Situation den Aktuator zu aktivieren. Diese folgt insbesondere dann, wenn auch der Airbag in der Lenkhandhabe aktiviert wird oder eine Aktivierung des Airbags unmittelbar bevorsteht.
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Wie bereits beschrieben, befindet sich in der Lenkhandhabe ein Airbag, der durch das erfindungsgemäße Anstellen der Lenkhandhabe in Richtung des Fahrers optimal positioniert wird. Allerdings kann die hier vorgestellte Erfindung auch angewendet werden, wenn sich in der Lenkhandhabe kein Airbag befindet. Auch in diesem Fall kann es in einer Crash-Situation von Vorteil sein, die Lenkhandhabe möglichst nah am Fahrer zu positionieren, sodass der Fahrer eine möglichst geringe Beschleunigung erfährt, bevor er auf die Lenkhandhabe trifft.
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Die hier beschriebene Lenkanordnung kann eine Verstellvorrichtung aufweisen, um im normalen Betrieb des Fahrzeugs die Lenkhandhabe auf den Fahrer zu und vom Fahrer weg zu verstellen. Diese Verstellung kann manuell durch Ziehen oder Drücken an der Lenkhandhabe oder durch einen entsprechenden Antrieb erfolgen. Das hier beschriebene, vom Steuergerät ausgelöste Anstellen der Lenkhandhabe in Richtung des Fahrers erfolgt jedoch wesentlich schneller als das normale Verstellen der Lenkhandhabe und nur bei erfasster Crash-Situation.
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Sollte die hier beschriebene Lenkanordnung solch eine Verstellvorrichtung mit entsprechendem Antrieb aufweisen, ist es auch möglich, diesen Antrieb als erfindungsgemäßen Aktuator zum Anstellen der Lenkhandhabe in der Crash-Situation zu verwenden. Im Regelfall ist jedoch der Antrieb der Verstellvorrichtung nicht schnell genug, um in der Crash-Situation innerhalb von Millisekunden die Lenkhandhabe in Richtung des Fahrers zu bewegen. Deshalb es bevorzugt vorgesehen, dass der Aktuator eine separate Baugruppe ist, die eben nur für den erfindungsgemäßen Einsatz zum Bewegen der Lenkhandhabe in der Crash-Situation verwendet wird.
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Vorzugsweise ist vorgesehen dass der Aktuator eine pyrotechnische Ladung aufweist. Zum Aktivieren des Aktuators wird diese pyrotechnische Ladung durch das Steuergerät gezündet.
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Gemäß einer Variante ist vorgesehen, dass die gezündete Ladung die gesamte Energie zum Bewegen der Lenkhandhabe gegenüber der Aufnahmevorrichtung bereitstellt. Gemäß einer anderen Variante wird die pyrotechnische Ladung mit einem Druckgasbehälter und/oder einem Federspeicher kombiniert.
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So es bevorzugt vorgesehen, dass der Aktuator einen Druckgasbehälter und/oder Federspeicher aufweist. Beim Aktivieren des Aktuators wird dieser Druckgasbehälter geöffnet bzw. der Federspeicher ausgelöst. Das aus dem Druckgasbehälter austretende Gas expandiert im Aktuator und bewegt so die Lenkhandhabe gegenüber der Aufnahmevorrichtung. Beispielsweise ist ein Zylinder-Kolbensystem vorgesehen, wobei das Gas in den Zylinder expandiert, um den Kolben zu bewegen. Auf entsprechende Weise kann der Kolben auch durch die Kraft des Federspeichers bewegt werden. Das Öffnen des Druckgasbehälters bzw. das Auslösen des Federspeichers kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise mechanisch oder elektromechanisch. In bevorzugter Ausführung ist jedoch vorgesehen, dass mit der oben beschriebenen, pyrotechnischen Ladung der Druckgasbehälter geöffnet bzw. der Federspeicher ausgelöst wird.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Aktuator einen elektromechanischen und/oder pneumatischen und/oder hydraulischen Antrieb zum Bewegen der Lenkhandhabe gegenüber der Aufnahmevorrichtung umfasst.
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Die hier beschriebenen, verschiedenen Ausgestaltungen des Aktuators können auch untereinander in einem Aktuator kombiniert werden, sodass redundante Vorrichtungen vorliegen, um bei der Crash-Situation die Lenkhandhabe gegenüber der Aufnahmevorrichtung zu bewegen.
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Vorzugsweise ist der Aktuator dazu ausgebildet, eine bestimmte Länge der Linearbewegung in Anstellrichtung zum Fahrer zu bewirken. So ist die Lenkhandhabe vorzugsweise um zumindest 30 mm, insbesondere um zumindest 40 mm, besonders vorzugsweise um zumindest 50 mm, auf den Fahrer zu bewegbar.
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Des Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Aktuator und oder die Aufnahmevorrichtung dazu ausgebildet sind diese Länge der Linearbewegung auf eine durch das Steuergerät vorgebbare Länge zu beschränken. Innerhalb der Aufnahmevorrichtung oder innerhalb des Aktuators kann ein verstellbarer Anschlag vorgesehen sein, dessen Position die Länge der Linearbewegung begrenzt. Insbesondere wenn der Aktuator mechanisch, elektromechanisch, pneumatische oder hydraulisch angesteuert wird, ist es möglich, durch entsprechende Ansteuerung die Länge der Linearbewegung zu begrenzen.
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Vorzugsweise umfasst die Lenkanordnung zumindest einen Sensor, der im Fahrzeug positioniert werden kann. Der Sensor ist zum Ermitteln zumindest einer fahrerspezifischen Auslösebedingung ausgebildet. Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, den Aktuator in Abhängigkeit der ermittelten Auslösebedingung anzusteuern. So kann das Steuergerät den Aktuator in Abhängigkeit der Auslösebedingung aktivieren, um die Lenkhandhabe in Richtung des Fahrers zu bewegen. Bevorzugt ist auch vorgesehen, dass das Steuergerät dem Aktuator in Abhängigkeit der Auslösebedingung eine entsprechende Länge für die Linearbewegung vorgibt.
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Der zumindest eine Sensor ist vorzugsweise dazu ausgebildet und im Fahrzeug zu positionieren, sodass mit dem Sensor zumindest eine der folgenden fahrerspezifischen Auslösebedingung erfasst werden kann:
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Vorzugsweise wird eine Position eines Fahrersitzes des Fahrzeugs erfasst. Hierzu ist der Sensor vorzugsweise am Fahrersitz angeordnet.
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Vorzugsweise wird eine Position des Fahrers des Fahrzeugs erfasst. Insbesondere wird die Position des Fahrers relativ zur Lenkhandhabe erfasst. Um die Position des Fahrers zu erfassen, wird vorzugsweise eine Kamera im Fahrzeug verwendet. Des Weiteren ist es bevorzugt vorgesehen, mit einem Abstandssensor den Abstand zwischen Fahrer und Lenkhandhabe zu ermitteln. Hierzu kann der Abstandssensor in der Lenkhandhabe oder in einem anderen Bereich des Fahrzeugs, beispielsweise der Instrumententafel, vor dem Fahrer angeordnet werden.
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Vorzugsweise wird eine Abmessung des Fahrers des Fahrzeugs erfasst. Zu den Abmessungen des Fahrers zählen beispielsweise die Größe des Fahrers oder dessen Volumen. Diese Abmessungen können insbesondere mit einer Kamera im Fahrzeug erfasst werden.
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Basierend auf den oben beschriebenen Auslösebedingungen kann mittels des Steuergeräts berechnet werden, ob und in welchem Maße die Lenkhandhabe in der Crash-Situation auf den Fahrer zu bewegt werden soll.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Lenkanordnung eine Lenkspindelwelle umfasst. Die Lenkspindelwelle ist zur Verbindung mit einem Lenkgetriebe des Fahrzeugs ausgebildet. Des Weiteren ist ein fest mit der Lenkhandhabe verbundenes Verbindungselement vorgesehen. Das Verbindungselement ist zur Übertragung von Drehmoment drehfest mit der Lenkspindelwelle verbunden. Das Verbindungselement ist gegenüber der Lenkspindelwelle linearbeweglich. Des Weiteren ist das Verbindungselement gegenüber der Aufnahmevorrichtung linearbeweglich angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Verbindungselement und/oder die Lenkspindelwelle drehbeweglich in der Aufnahmevorrichtung gelagert sind.
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Das Verbindungselement umfasst insbesondere eine Welle die fest mit der Lenkhandhabe verbunden ist und eine Hohlwelle. Die mit der Lenkhandhabe verbundene Welle steckt, insbesondere drehfest und nicht verschiebbar, in der Hohlwelle. Die Lenkspindelwelle ist bezüglich einer Linearbewegung beweglichen der Hohlwelle aufgenommen, wobei diese Linearbewegung die Verstellung der Lenkhandhabe im Normalbetrieb des Fahrzeugs ermöglicht.
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Da die Lenkspindelwelle linearbeweglich mit dem Verbindungselement verbunden ist, ist vorzugsweise eine Arretierung zwischen dem Verbindungselement und der Aufnahmevorrichtung vorgesehen, um im Normalbetrieb des Fahrzeugs das Verbindungselement und somit die Lenkhandhabe bezüglich der Linearbeweglichkeit gegenüber der Aufnahmevorrichtung zu fixieren.
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Der erfindungsgemäß verwendete Aktuator ist dazu ausgebildet, diese Arretierung zu lösen. Insbesondere ist die Arretierung kraftbegrenzt, sodass bei entsprechend hoher, durch den Aktuator erzeugter Kraft, sich die Arretierung von selbst löst. Die Kraftbegrenzung der Arretierung kann beispielsweise durch einen federbelasteten Hebel erfolgen.
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Die Erfindung umfasst ferner ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein zweispuriges Kraftfahrzeug. Das Fahrzeug umfasst die beschriebene Lenkanordnung. Die im Rahmen der Lenkanordnung beschriebenen Ausgestaltungen und Unteransprüche finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf das erfindungsgemäße Fahrzeug.
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Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Betätigen der Lenkanordnung eines Fahrzeugs. Bei der Lenkanordnung handelt es sich insbesondere um die beschriebene Lenkanordnung. In dem Verfahren wird zunächst eine Crash-Situation des Fahrzeugs erfasst und im Ansprechen darauf die Lenkhandhabe der Lenkanordnung in Richtung des Fahrers bewegt bzw. angestellt. Dies folgt insbesondere in Abhängigkeit zumindest einer der beschriebenen Auslösebedingungen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Figur. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Lenkanordnung in einem Fahrzeug.
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1 zeigt rein schematisch eine Lenkanordnung 1 in einem nicht dargestellten Fahrzeug. In dem Fahrzeug befindet sich ferner ein Fahrersitz 13.
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Die Lenkanordnung 1 umfasst eine Lenkhandhabe 2. In der Lenkhandhabe 2 befindet sich ein Airbag 3. Des Weiteren befindet sich in dem Fahrzeug eine Aufnahmevorrichtung 4, die insbesondere gegenüber der Karosserie des Fahrzeugs ortsfest angeordnet ist.
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In die Aufnahmevorrichtung 4 erstreckt sich eine Lenkspindelwelle 6. Das nicht dargestellte Ende der Lenkspindelwelle 6 wird mit einem Lenkgetriebe des Fahrzeugs verbunden.
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Ferner umfasst die Lenkanordnung 1 ein Verbindungselement 7. Das Verbindungselement 7 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Hohlwelle 9 und eine Welle 8. Ein dem Fahrer zugewandtes Ende der Welle 8 ist fest mit der Lenkhandhabe 2 verbunden. Das andere Ende der Welle 8 steckt fest in der Hohlwelle 9.
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Das Verbindungselement 7 ist drehfest mit der Lenkspindelwelle 6 verbunden. Hierzu ist die Lenkspindelwelle 6 in der Hohlwelle 9 angeordnet. Ferner ist das Verbindungselement 7 gegenüber der Lenkspindelwelle 6 linearbeweglich angeordnet. Im Normalbetrieb des Fahrzeugs kann das Verbindungselement 7 samt Lenkhandhabe 2 in den Verstellrichtungen 14 auf den Fahrer zu und vom Fahrer weg bewegt werden, um die Lenkhandhabe 2 in die optimale Position für das Fahren zu bewegen. Um diese Position zu fixieren, weist die Lenkhandhabe 2 eine rein schematisch dargestellte Arretierung 10 auf. Die Arretierung 10 fixiert das Verbindungselement 7 gegenüber der Aufnahmevorrichtung 4. Alternativ kann das Verbindungselement 7 auch gegenüber der Lenkspindelwelle 6 bezüglich der Linearbeweglichkeit fixiert werden.
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Die Lenkanordnung 1 umfasst ferner einen Aktuator 5. Der Aktuator 5 ist insbesondere in oder an der Aufnahmevorrichtung 4 angeordnet. Mittels des Aktuators 5 sind das Verbindungselement 7 und somit auch die Lenkhandhabe 2 relativ zur Aufnahmevorrichtung 4 auf den Fahrer zu bewegbar. 1 zeigt für diese Bewegung eine entsprechende Anstellrichtung 15. 1 zeigt den Aktuator 5 rein schematisch als Kolben-Zylindersystem. Der Aktuator 5 umfasst beispielsweise einen nicht dargestellten Druckgasbehälter der durch eine pyrotechnische Ladung geöffnet werden kann. Das Gas des Druckgasbehälters kann in den Zylinder expandieren und somit den Kolben bewegen. Allerdings ist auch jegliche andere Ausgestaltung des Aktuators 5 möglich.
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Die Lenkanordnung 1 umfasst zumindest ein Steuergerät 11. Das Steuergerät 11 ist zum Ansteuern des Aktuators 5 ausgebildet. Ferner ist das Steuergerät 11 dazu ausgebildet, eine Crash-Situation des Fahrzeugs zu erfassen. Bei erfasster Crash-Situation kann das Steuergerät 11 den Aktuator 5 auslösen. Dadurch bewegt sich die Lenkhandhabe 2 entlang der Anstellrichtung 15 auf den Fahrer zu.
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Sowohl das Auslösen des Aktuators 5 als auch die Länge der Bewegung der Lenkhandhabe 2 entlang der Anstellrichtung 15 erfolgt vorzugsweise nicht nur basierend auf der erfassten Crash-Situation sondern auch auf zumindest einer weiteren fahrerspezifischen Auslösebedingung.
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Zum Ermitteln der fahrerspezifischen Auslösebedingungen ist vorzugsweise zumindest ein Sensor 12 vorgesehen. 1 zeigt rein schematisch verschiedene Sensoren 12:
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Einer möglicher Sensor 12 ist als Kamera ausgebildet und auf den Fahrer bzw. Fahrersitz 13 gerichtet. Mittels dieses Sensors 12 kann eine Position des Fahrers und/oder eine Abmessung des Fahrers ermittelt werden.
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Ein weiterer möglicher Sensor 12 befindet sich am Fahrersitz 13, um die Position des Fahrersitzes 13 und somit den wahrscheinlichen Abstand des Fahrers von der Lenkhandhabe 2 zu ermitteln.
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Ein weiterer möglicher Sensor 12 befindet sich in der Lenkhandhabe 2 und misst den Abstand der Lenkhandhabe 2 zum Fahrer.
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Die hier vorgestellten Sensoren 12 zeigen beispielhaft, wie auf unterschiedliche Weise ein Abstand zwischen Fahrer und Lenkhandhabe 2 erfasst werden kann. Basierend auf diesen Informationen können das Auslösen des Aktuators 5 und vorzugsweise eine Länge der Linearbewegung in der Crash-Situation vom Steuergerät 11 gesteuert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lenkanordnung
- 2
- Lenkhandhabe
- 3
- Airbag
- 4
- Aufnahmevorrichtung
- 5
- Aktuator
- 6
- Lenkspindelwelle
- 7
- Verbindungselement
- 8
- Welle
- 9
- Hohlwelle
- 10
- Arretierung
- 11
- Steuergerät
- 12
- Sensoren
- 13
- Fahrersitz
- 14
- Verstellrichtungen
- 15
- Anstellrichtung
