DE60308744T2 - Stellungsabhängig, winkelverstellbare und teleskopierbare Lenksäule - Google Patents
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Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- 1. Gebiet der Erfindung
- Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen Lenksäulenbaugruppen und insbesondere Teleskop- und Neigungslenksäulenbaugruppen.
- 2. Stand der Technik
- Es ist für einen Fahrer eines Fahrzeugs häufig günstig, dass eine Lenksäulenbaugruppe mit einem Handrad vorliegt, das sich teleskopisch sowohl nach innen als auch nach außen verschieben kann, wobei es sich ebenfalls nach oben und nach unten neigen kann. Die Neigungs- und Teleskopmerkmale einer Lenksäulenbaugruppe ermöglichen es einem Fahrer, das Handrad, während er das Fahrzeug fährt, auf die gewünschte Stellung einzustellen, wobei sie es dem Fahrer ebenfalls ermöglichen, das Handrad in eine Stellung zu bringen, die es am besten ermöglicht, in das Fahrzeug ein- oder aus diesem auszusteigen. Im Allgemeinen liegt beim Fahren eines Fahrzeugs die gewünschte „Benutzungs"-Stellung des Handrads in einer zum Fahrer teleskopisch ausgefahrenen Stellung vor, wobei sie ebenfalls einen bestimmten Neigungsgrad zum Bereitstellen der komfortabelsten Stellung des Handrads aufweist. Steigt der Fahrer jedoch in das Fahrzeug ein oder aus dem Fahrzeug aus, ist die am meisten gewünschte „verstaute" Stellung des Handrads im Allgemeinen vollständig eingefahren und vollständig in eine obere Stellung geneigt, um für einen optimalen Zugang zu sorgen.
- Bei einem bei derartigen Systemen anzutreffenden Problem handelt es sich darum, dass das Handrad beim Bewegen in eine teleskopisch eingefahrene und nach oben geneigte verstaute Stellung mit dem Armaturenbrett unerwünscht störend zusammenwirken und eine mögliche Beschädigung des Armaturenbretts und/oder Handrads verursachen kann.
- Eine Lösung zum Verhindern, dass das Handrad mit dem Armaturenbrett in Kontakt kommt, wenn es sich in der vollständig eingefahrenen, nach oben geneigten verstauten Stellung befindet, besteht darin, die Freiheit der Neigungsbewegung und/oder Teleskopbewegung derart einzuschränken, dass sich das Handrad nicht weit genug bewegt, um mit dem Armaturenbrett des Handrads in Kontakt zu kommen. Jedoch wohnt dieser Lösung der Nachteil inne, dass, wenn sich das Handrad in der ausgefahrenen Benutzungsstellung befindet, die gesamte Teleskop- und Neigungseinstellbarkeit eingeschränkt wird und folglich dem Fahrer weniger als die optimale Einstellbarkeit geboten wird.
- Eine stellungsabhängige Neigung und WO 01/83284 offenbart eine Lenksäulenbaugruppe mit einer Steuerplatte
39 , die einen erhöhten Neigungswinkelbereich bereitstellt, wenn sich die Baugruppe in ihrer vollständig ausgefahrenen Stellung befindet, gegenüber demjenigen, der verfügbar ist, wenn sich die Baugruppe in ihrer vollständig eingefahrenen Stellung befindet. Jedoch kann diese Baugruppe des Stands der Technik nicht leicht an verschiedene Fahrzeuganwendungen angepasst werden. - Eine gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte stellungsabhängige Neigungs- und Teleskoplenksäule bewältigt oder minimiert deutlich die vorstehenden Einschränkungen früherer Lenksäulen.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine wie in Anspruch 1 beanspruchte Lenksäulenbaugruppe bereitgestellt.
- Eine Lenksäulenbaugruppe ist derart konstruiert, dass ein ansonsten vollständiger Neigungsbereich ermöglicht wird, während es verhindert wird, dass die Lenksäulenbaugruppe in geneigter Stellung mit irgendeinem Teil des Fahrzeugs störend zusammenwirkt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Lenksäulenbaugruppe eine obere Lenkwelle auf, die in eine ausgefahrene und eingefahrene Stellung teleskopiert werden kann, während sie sich auch von einer nicht geneigten Stellung in eine geneigte Stellung neigen kann. Während sich die Lenksäulenbaugruppe in ihrer ausgefahrenen Stellung befindet, kann die obere Lenkwelle in eine Stellung geneigt werden, so dass sie einen ersten maximalen Neigungswinkel zwischen der nicht geneigten Stellung und der geneigten Stellung bildet. Zudem ist die obere Welle, während sich die Lenksäulenbaugruppe in ihrer eingefahrenen Stellung befindet, in eine geneigte Stellung beweglich, um einen zweiten maximalen Neigungswinkel zwischen der nicht geneigten Stellung und der geneigten Stellung zu bilden. Der während der eingefahrenen Stellung gebildete zweite maximale Neigungswinkel ist kleiner als der während der ausgefahrenen Stellung gebildet erste maximale Neigungswinkel, wodurch verhindert wird, dass die Lenksäulenbaugruppe mit irgendeinem Teil eines Fahrzeugs störend zusammenwirkt.
- Ein durch diese Erfindung gebotener Vorteil besteht darin, dass die Lenksäulenbaugruppe, während sie sich in einer ausgefahrenen Stellung befindet, einen reduzierten Grad an Neigungsbewegung aufweist, um zu verhindern, dass ein Handrad mit einem Armaturenbrett oder irgendeinem anderen Teil des Fahrzeugs störend zusammenwirkt.
- Ein weiterer durch diese Erfindung gebotener Vorteil besteht darin, dass der Neigungsgrad der oberen Lenksäule über den gesamten Bereich der teleskopischen Bewegung so bereitgestellt werden kann, dass er sich für die beabsichtigte Anwendung am besten eignet.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter verständlich, wenn sie in Verbindung mit der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden, wobei:
-
1 ein Fahrzeug mit einer Lenksäule zeigt, die eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verkörpert; -
2 eine schematische Ansicht der Lenksäulenbaugruppe von1 ist, die eine ausgefahrene und eingefahrene Stellung der oberen Lenkwelle der Lenksäulenbaugruppe zeigt; -
3 eine schematische Ansicht der Lenksäulenbaugruppe von1 ist, die nicht geneigte und geneigte Stellungen der oberen Lenkwelle der Lenksäulenbaugruppe zeigt; -
4 eine schematische Ansicht der Lenksäulenbaugruppe von1 ist, die die obere Lenkwelle in einer vollständig eingefahrenen und vollständig geneigten Stellung zeigt; und -
5 eine schematische Ansicht der Lenksäulenbaugruppe von1 ist, die die obere Lenkwelle in einer vollständig ausgefahrenen und vollständig geneigten Stellung zeigt. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
- Wie in
1 allgemein gezeigt ist, ist ein Fahrzeug10 mit einer eine derzeit bevorzugte Konstruktion der Erfindung verkörpernden Lenksäulenbaugruppe12 bereitgestellt, welche es einem Fahrer ermöglicht, dass er, während er das Fahrzeug10 fährt, einen maximalen Einstellbereich eines Handrads14 der Lenksäulenbaugruppe12 hat, während er das Handrad14 auch in eine Stellung zum leichten Ein- und Aussteigen in das bzw. aus dem Fahrzeug10 einstellen kann. Wie am besten in2 und3 gezeigt ist, weist eine obere Lenkwelle16 der Lenksäulenbaugruppe12 ausgefahrene und eingefahrene Stellungen sowie nicht geneigte und geneigte Stellungen auf. Durch die Erfindung wird eine breite Vielfalt an Kombinationen dieser Stellungen geboten, um den Fahrer je nachdem, ob der Fahrer das Fahrzeug10 bedient oder einfach in das Fahrzeug10 ein- oder aus diesem aussteigt, die am meisten gewünschte Stellung des Handrads14 bereitzustellen. - In
2 ist eine Lenksäule18 schematisch gezeigt, bei welcher das Handrad14 mit einem Ende20 der oberen Lenkwelle16 verbunden ist. Das Handrad14 und die obere Lenkwelle16 sind sowohl in einer eingefahrenen Stellung, in welcher das Handrad14 zu einem vorderen Ende22 des Fahrzeugs10 hin bewegt ist, als auch in einer ausgefahrenen Stellung, in welcher das Handrad14 zu einem hinteren Ende24 des Fahrzeugs10 hin bewegt ist, gezeigt. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein mechanischer Festanschlag26 gezeigt, um den Betrag an axialer Bewegung der oberen Lenkwelle16 zu begrenzen, wodurch begrenzt wird, wie weit die obere Lenksäule16 und das Handrad14 zu dem hinteren Ende24 des Fahrzeugs10 hin ausfahren können. - Die obere Lenkwelle
16 weist ein Ende28 auf, das zur schwenkbaren Verbindung mit anderen ihr zugehörigen Steuerkomponenten wie z.B. einer unteren Lenkwelle30 , falls vorliegend, konstruiert ist. Die obere Lenkwelle16 weist eine Längsachse32 auf, die der nicht geneigten und geneigten Stellung derart entspricht, dass die Achse, während sie sich in der geneigten Stellung befindet, einen Neigungswinkel α in Bezug auf die Achse32 , wenn sie sich in der nicht geneigten Stellung befindet, bildet. - Der Neigungswinkel weist einen Scheitelpunkt
34 allgemein am Ende28 der oberen Lenkwelle16 auf, wo die obere Lenkwelle16 mit der unteren Lenkwelle30 schwenkbar verbunden ist. Die Längsachse32 der oberen Lenkwelle16 spannt einen Bogen zwischen der nicht geneigten Stellung und der geneigten Stellung. Wie in5 gezeigt ist, zeigt die bevorzugte Ausführungsform die Achse32 der oberen Lenkwelle16 , während sie sich in der ausgefahrenen Stellung befindet und einen ersten maximalen Neigungswinkel bildet, sowie, wie in4 gezeigt ist, während sie sich in der eingefahrenen Stellung befindet und einen zweiten maximalen Neigungswinkel bildet. Es ist gezeigt, dass der zweite maximale Neigungswinkel kleiner als der erste maximale Neigungswinkel ist, wodurch verhindert wird, dass das Handrad14 mit einem Armaturenbrett36 am Fahrzeug10 störend zusammenwirkt, wenn es sich in der eingefahrenen Stellung befindet. - Ein Teleskopsensor
38 ist in der Lenksäulenbaugruppe12 bereitgestellt. Der Teleskopsensor38 empfängt von der oberen Lenkwelle16 ein Eingangssignal, das den Teleskopsensor38 mit der axialen Stellung der oberen Lenkwelle16 in Bezug auf eine vorprogrammierte anfängliche Stellung versieht. Der Teleskopsensor38 übermittelt dann die axiale Stellung der oberen Lenkwelle16 an einen hier als Steuermodul42 gezeigten Zentral steuermechanismus. Ein Neigungssensor40 ist ebenfalls bereitgestellt und fühlt die Neigungsstellung der Welle16 und kommuniziert mit dem Steuermodul42 . - Das Steuermodul
42 ist mit einem Algorithmus vorprogrammiert, der die Anforderungen des Herstellers zur teleskopischen Bewegung der oberen Lenkwelle16 für das herzustellende Fahrzeug erfüllt. Der Algorithmus kann nahezu jede beliebige mathematische Formel annehmen, wodurch es ermöglicht ist, die Lenksäule18 derart zu programmieren, dass eine breite Vielzahl an Fahrzeugplattformen erfüllt wird. Folglich kann ein Algorithmus bereitgestellt werden, um eine vollständige teleskopische Bewegung der oberen Lenkwelle16 zwischen einer vollständig eingefahrenen und vollständig ausgefahrenen Stellung zu ermöglichen, wie in2 gezeigt ist. Tritt eine vollständige teleskopische Bewegung auf, dann ist der Festanschlag26 für die Begrenzung des Betrags der axialen Bewegung der oberen Lenkwelle16 und des Handrads14 zuständig. Andererseits könnte ein Algorithmus bereitgestellt werden, um die teleskopische Bewegung der oberen Lenkwelle16 von irgendwo zwischen vollständiger teleskopischer Bewegung und keiner teleskopischen Bewegung zu begrenzen. Ein Algorithmus, der den Betrag der axialen Bewegung der oberen Lenkwelle16 begrenzt, kann in das Steuermodul42 einprogrammiert werden, wodurch verhindert wird, dass die obere Lenkwelle16 vor dem Anschlag am Festanschlag26 zu dem hinteren Ende24 des Fahrzeugs10 hin ausfährt. Ist ein die vollständige Bewegung der oberen Lenkwelle16 begrenzender Algorithmus in das Steuermodul42 einprogrammiert, wird die teleskopische Bewegung der oberen Lenkwelle16 eher durch einen „Soft"-Anschlag als durch den Festanschlag26 begrenzt. - Nach der Bestimmung der axialen Stellung der oberen Lenkwelle
16 durch das Steuermodul42 kommuniziert das Steuermodul42 vorzugsweise durch eine elektrische Verbindung zwischen dem Steuermodul42 und der Teleskopsteuerung44 mit einer Teleskopsteuerung44 . Die Teleskopsteuerung44 kommuniziert dann mit der oberen Lenkwelle16 der Lenksäulenbaugruppe12 , um entweder eine uneingeschränkte teleskopische Bewegung der oberen Lenkwelle16 zum Festanschlag26 zu ermöglichen oder um die teleskopische Bewegung der oberen Lenkwelle16 zu dem „Soft"-Anschlag zu begrenzen. - Das Steuermodul
42 kommuniziert nicht nur mit der Teleskopsteuerung44 , sondern auch mit einer Neigungssteuerung46 , vorzugsweise durch eine elektrische Verbindung zwischen dem Steuermodul42 und der Neigungssteuerung46 . - Ein in das Steuermodul
42 einprogrammierter Algorithmus erleichtert nicht nur die teleskopische Bewegung der oberen Lenkwelle16 , sondern auch die Neigungsbewegung der oberen Lenkwelle16 . Abhängig von der mathematischen Formel des Algorithmus, verwendet das Steuermodul42 die lineare Stellung der oberen Lenkwelle 16, um den Grad der Neigungsbewegung der oberen Lenkwelle16 und folglich des Handrads14 zu bestimmen. Nach der Verarbeitung des Algorithmus im Steuermodul42 übermittelt das Steuermodul42 Informationen an die Neigungssteuerung46 , die mit der oberen Lenkwelle16 kommuniziert. Die Neigungssteuerung46 erleichtert in Abhängigkein von dem im Steuermodul42 vorprogrammierten Algorithmus eine Bewegung der oberen Lenkwelle16 zwischen der nicht geneigten und der geneigten Stellung. Ein Algorithmus kann in das Steuermodul42 einprogrammiert werden, um eine vollständige Neigungsbewegung zwischen der nicht geneigten und geneigten Stellung zu ermöglichen, oder er kann einprogrammiert werden, um den Betrag der Neigungsbewegung auf einen Bereich irgendwo dazwischen, einschließlich überhaupt keiner Neigungsbewegung, zu beschränken. Vor zugsweise sorgt der Algorithmus für ein variierendes Ausmaß an Neigungsbewegung entlang der teleskopischen Bewegung der oberen Lenkwelle16 . - Das volle Ausmaß an Neigungsbewegung der oberen Lenkwelle
16 ist durch einen Neigungsfestanschlag48 begrenzt. Ist jedoch ein Algorithmus zum Begrenzen des Ausmaßes der Neigungsbewegung programmiert, wird die Neigungsbewegung durch einen „Soft"-Anschlag begrenzt: In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein Algorithmus eine mathematische Formel auf: Neigungsgrenze nach oben = f (teleskopische Stellung) _ ((X mm + (22,5 mm)) ÷ 4,5) + 5, wobei X = teleskopische Stellung. Folglich sorgt dieser Algorithmus für eine teleskopische Bewegung und eine Neigungsbewegung, wie nachstehend aufgezeichnet. - Der vorstehende Algorithmus ist nur ein gegenwärtig bevorzugter Algorithmus für eine spezifische Fahrzeugplattform und sollte nicht als die einzige Ausführungsform betrachtet werden. Wie erwähnt, kann nahezu jede beliebige mathematische Formel zum Erzeugen eines Algorithmus, der am besten für die Fahrzeugplattform geeignet ist, verwendet werden. Der vorstehende Algorithmus stellt einen Neigungswinkel bereit, der eine Funktion der teleskopischen Stellung der oberen Lenkwelle
16 ist, wobei die Funktion eine lineare Funktion ist. Es sollte klar sein, dass die funktionale Beziehung zwischen der teleskopischen Stellung und dem Neigungswinkel ebenso leicht eine nicht lineare Funktion annehmen könnte. Die vorstehende Tabelle zeigt, dass, wenn sich die obere Lenkwelle16 der Lenksäulenbaugruppe12 in einer vollständig eingefahrenen teleskopischen Stellung, bei X = –20,0 mm, befindet, der Neigungsgrad α der oberen Lenkwelle16 zwischen der nicht geneigten und geneigten Stellung 5,5° beträgt. Wenn die teleskopische Stellung der oberen Lenkwelle16 in eine vollständig ausgefahrene Stellung ausfährt, erhöht sich der Grad des Neigungswinkels α. - Wie am besten in
4 und5 gezeigt ist, stellen die vollständig eingefahrene und die vollständig ausgefahrene Stellung jeweils einen unterschiedlichen Neigungsgrad der oberen Lenkwelle16 bereit.4 , die die obere Lenkwelle16 in einer vollständig eingefahrenen Stellung zeigt, sieht einen Neigungswinkel α zwischen der nicht geneigten und der geneigten Stellung von 5,5° vor. In dieser Stellung ist es ein durch den Algorithmus bereitgestellter „Soft"-Anschlag, der den Neigungsgrad der oberen Lenkwelle16 einschränkt, und nicht der Festanschlag48 .5 zeigt demgegenüber die obere Lenkwelle16 in einer vollständig ausgefahrenen Stellung, die einen Neigungswinkel α von 15° zwischen der nicht geneigten und geneig ten Stellung vorsieht, und zeigt den Festanschlag48 , wie er den Neigungsbetrag der oberen Lenkwelle16 begrenzt. - Die Lenksäulenbaugruppe
12 mit einem maximalen Neigungswinkel, der sich in Bezug auf die teleskopische oder axiale Stellung der oberen Lenkwelle16 ändern kann, schafft eine größere Flexibilität bei der Möglichkeit, das Armaturenbrett36 zu gestalten. Die Neigungsbewegung des Handrads14 kann besser gesteuert werden, um ein störendes Zusammenwirken des Armaturenbretts36 durch die Lenksäule18 und das Handrad14 zu verhindern. - Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung angesichts der vorstehenden Lehren möglich. Es sollte deshalb klar sein, dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche die Erfindung anders als speziell beschrieben durchgeführt werden kann. Die Erfindung ist durch die Ansprüche definiert.
Claims (5)
- Lenksäulenbaugruppe (
12 ), aufweisend: eine Lenksäule (18 ), die entlang einer Achse beweglich ist und die eine ausgefahrene und eingefahrene Stellung in Bezug auf diese Achse sowie ein Handrad (14 ) aufweist, das von der Lenksäule (18 ) getragen und um eine Schwenkachse zwischen einer geneigten und einer nicht geneigten Stellung neigbar ist; und einen den Neigungsgrad des Handrads (14 ) begrenzenden Steuermechanismus (42 ), während es sich in der geneigten Stellung zwischen einem ersten maximalen Neigungswinkel und einem zweiten maximalen Neigungswinkel befindet, wobei der zweite maximale Neigungswinkel kleiner als der erste maximale Neigungswinkel ist, wobei die Lenkwelle (16 ), während sich die Lenksäule (18 ) in der ausgefahrenen Stellung befindet, zu dem ersten maximalen Neigungswinkel bewegbar ist, und die Lenkwelle (16 ), während sie sich in der eingefahrenen Stellung befindet, zu dem zweiten maximalen Neigungswinkel bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe ferner umfasst einen Teleskopsensor (38 ) zum Ermitteln einer axialen Stellung der Lenkwelle (16 ) zwischen der ausgefahrenen und der eingefahrenen Stellung einschließlich der aus- bzw. eingefahrenen Stellung; und eine Neigungssteuerung (46 ), die mit dem Teleskopsensor (38 ) kommuniziert, um die Neigungsstellung der Lenkwelle (16 ) zwischen dem ersten maximalen Neigungswinkel und dem zweiten maximalen Neigungswinkel, einschließlich des ersten und zweiten maximalen Neigungswinkels, zu begrenzen. - Lenksäule (
18 ) nach Anspruch 1, wobei die Lenksäule (18 ) eine axiale Stellung zwischen der ausgefahrenen und der eingefahrenen Stellung, einschließlich der aus- und eingefahrenen Stellung, aufweist und der Neigungswinkel eine Funktion der axialen Stellung ist. - Lenksäule (
18 ) nach Anspruch 2, wobei die Funktion eine lineare Funktion ist. - Lenksäule (
18 ) nach Anspruch 2, wobei die Funktion eine nicht lineare Funktion ist. - Lenksäule (
18 ) nach Anspruch 1, wobei sich der Steuermechanismus (42 ) zwischen und in Reihe mit dem Teleskopsensor (38 ) und der Neigungssteuerung (46 ) befindet, um ein Eingangssignal von dem Teleskopsensor (38 ) zu empfangen und um ein Ausgangssignal an die Neigungssteuerung (46 ) zu senden, um die geneigte Stellung der Lenkwelle (16 ) zwischen dem ersten maximalen Neigungswinkel und dem zweiten maximalen Neigungswinkel, einschließlich des ersten und zweiten maximalen Neigungswinkels, zu begrenzen.
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Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., DETROIT, US |
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