DE10033810A1 - Lenksäule eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Lenksäule eines KraftfahrzeugesInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lenksäule eines Kraftfahrzeuges, insbesondere Personenkraftwagens, mit einem äußeren Mantelrohr, das bezüglich einer Fahrzeugkarosserie drehfest und axial fest angeordnet ist, mit einem inneren Mantelrohr, das bezüglich des äußeren Mantelrohrs drehfest und axial verstellbar angeordnet ist, mit einer Lenkspindel, die an einem Ende mit der Lenkhandhabe drehfest verbunden ist und bezüglich des inneren Mantelrohrs axial fest und drehbar angeordnet ist, mit einer Ausgangswelle, die einerseits bezüglich des äußeren Mantelrohrs axial fest und drehbar und andererseits bezüglich der Lenkspindel drehfest und axial verstellbar angeordnet ist. Außerdem ist die Ausgangswelle relativ zur Lenkspindel innerhalb eines axialen Verstellbereichs axial verstellbar. DOLLAR A Zur Verbesserung der Crashsicherheit der Lenksäule wird vorgeschlagen, den Verstellbereich mit einem Einstellbereich und einem daran anschließenden Notverstellbereich auszustatten, wobei die axiale Relativlage zwischen Ausgangswelle und Lenkspindel im Normalbetrieb nur innerhalb des Einstellbereichs einstellbar ist und im Crashfall auch innerhalb des Notverstellbereichs verstellbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Lenksäule eines Kraftfahrzeuges,
insbesondere eines Personenkraftwagens, mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine Lenksäule dieser Art ist beispielsweise aus der deutschen
Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 199 01 300.4-21
bekannt und weist ein äußeres Mantelrohr auf, das bezüglich
einer Fahrzeugkarosserie drehfest und axial fest angeordnet
ist. Des weiteren ist ein inneres Mantelrohr vorgesehen, das
in das äußere Mantelrohr an einem einer Lenkhandhabe, z. B.
Lenkhandrad zugewandten Ende eintaucht und bezüglich des
äußeren Mantelrohrs drehfest und axial verstellbar angeordnet
ist. Eine Lenkspindel ist an einem Ende mit der Lenkhandhabe
drehfest verbunden und taucht in das innere Mantelrohr an
einem der Lenkhandhabe zugewandten Ende ein. Bezüglich des
inneren Mantelrohrs ist die Lenkspindel axial fest und drehbar
angeordnet. Außerdem ist eine Ausgangswelle vorgesehen, die in
das äußere Mantelrohr und in die Lenkspindel jeweils an einem
der Lenkhandhabe abgewandten Ende eintaucht und bezüglich der
Lenkspindel drehfest und axial verstellbar und bezüglich des
äußeren Mantelrohrs axial fest und drehbar angeordnet ist. Um
bei einer derartigen Lenksäule eine Längsverstellbarkeit der
Lenkhandhabe relativ zur Fahrzeugkarosserie zu realisieren,
ist die Ausgangswelle relativ zur Lenkspindel innerhalb eines
axialen Verstellbereiches axial verstellbar gelagert.
Aus der US 6 019 391 ist eine Lenksäule für ein Kraftfahrzeug
bekannt, bei der ein Mantelrohr mittels einer Halterung
drehfest und axial fest bezüglich der Fahrzeugkarosserie
fixiert ist. Im Inneren dieses Mantelrohrs ist eine
Lenkspindel drehbar gelagert. Diese Lenkspindel ist dabei
zweiteilig aus einem massiven Wellenteil und aus einem hohlen
Hülsenteil aufgebaut, wobei das Hülsenteil das Wellenteil
teleskopisch überlappt. Die beiden Bestandteile der
Lenkspindel sind mittels Kunststoffbolzen miteinander drehfest
und axial fest verbunden. Mit dem Hülsenteil der Lenkspindel
ist ein Lenkhandrad drehfest verbunden.
Die bekannte Lenksäule besitzt außerdem Mittel zur
Durchführung einer Höhenverstellung des Lenkhandrades, die
eine Schwenkverstellung der Lenksäule um eine quer zur
Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Horizontalsachse
ermöglichen.
Bei einem Aufprall eines Fahrzeuginsassen auf das Lenkhandrad
gibt einerseits die Halterung des Mantelrohrs nach, so daß das
Mantelrohr in axialer Richtung verstellbar ist. Zu diesem
Zweck sind entsprechende Längsführungsmittel vorgesehen. Zum
anderen geben bei einem derartigen Aufprall die
Kunststoffbolzen nach und ermöglichen eine teleskopische
Verstellung des Hülsenteils relativ zum Wellenteil.
Dementsprechend kann das Lenkhandrad in Aufprallrichtung
nachgeben. Darüber hinaus können Mittel zur Energieabsorption
vorgesehen sein, die zwischen dem Mantelrohr und der
Fahrzeugkarosserie angeordnet sind und dem Aufprall des
Fahrzeuginsassen Energie entziehen. Mit der bekannten
Lenksäule kann somit eine Verletzungsgefahr im Falle eines
Unfalls reduziert werden.
Die EP 0 612 651 B1 zeigt einen Stellantrieb mit einem
Axialgetriebe zum Lenken eines vier lenkbare Räder
aufweisenden Fahrzeugs. Dabei weist dieser Stellantrieb einen
als Hohlwellenmotor ausgebildeten Elektromotor auf, dessen
Rotor über eine axial lagegesicherte Spindelmutter an eine
konzentrische, axial verschiebliche Verstellstange mit einem
korrespondierenden Spindelteil gekoppelt ist. Der so gebildete
Servomotor dient zur axialen Verstellung der Verstellstange
relativ zum Rotor des Elektromotors.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für eine Lenksäule der eingangs genannten Art eine
Ausführungsform anzugeben, die eine verbesserte
Fahrzeugsicherheit aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Lenksäule mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, für die
axiale Verstellbarkeit der Lenkspindel relativ zur
Ausgangswelle für den Crashfall einen Notverstellbereich
bereitzustellen, der über einen Einstellbereich hinausgeht,
der im Normalbetrieb zur Längenverstellung des Lenkhandrads
zur Verfügung steht. Durch diese Maßnahme braucht sich die
Lenksäule hinsichtlich der Längsverstellbarkeit der
Lenkhandhabe im Normalbetrieb nicht von einer herkömmlichen
Lenksäule zu unterscheiden. Lediglich im Crashfall steht ein
zusätzlicher Verstellweg zur Verfügung, in dem die
Lenkhandhabe nachgeben kann. Dieser durch den
Notverstellbereich ausgebildete zusätzliche Verstellweg steht
dabei unabhängig von der jeweils eingestellten Längsposition
der Lenkhandhabe stets zur Verfügung. Insbesondere steht
dieser zusätzliche Verstellweg auch dann zur Verfügung, wenn
die Lenkhandhabe im Rahmen des Einstellbereichs in ihre
vorderste Position eingestellt ist.
Da die Lenkhandhabe im Crashfall nachgeben kann, wird eine
Verletzungsgefahr des darauf aufprallenden Fahrzeuginsassen
reduziert, wodurch sich die Fahrzeugsicherheit erhöht.
Die Abgrenzung zwischen Einstellbereich und Notverstellbereich
kann beispielsweise durch eine entsprechende, an der Lenksäule
sichtbar angebrachte Markierung gebildet sein, die der
Fahrzeugführer bei der Längsverstellung der Lenkhandhabe
beachten muß. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können
jedoch Begrenzungsmittel vorgesehen sein, die im Normalbetrieb
die Einstellbarkeit der Lenkspindel relativ zur Ausgangswelle
auf den Einstellbereich begrenzen. Auf diese Weise wird
gewährleistet, daß im Normalbetrieb die Lenkhandhabe nur
innerhalb des Einstellbereiches verstellt werden kann, so daß
sicher der Notverstellbereich zur Verfügung steht.
Vorzugsweise können diese Begrenzungsmittel durch
Anschlagmittel gebildet sein, die ab einer vorbestimmten
axialen Belastung nachgeben und eine Verstellung auch
innerhalb des Notverstellbereiches ermöglichen. Beispielsweise
ist ein solcher Anschlag im Verstellweg der Lenkspindel
angeordnet, derart, daß er von der Lenkspindel nur dann
mitgenommen werden kann, wenn eine vorbestimmte Reibungskraft
überwunden ist. Ebenso können die Anschlagmittel auch so
ausgebildet sein, daß sie nur unter Zerstörung nachgeben.
Beispielsweise können die Anschlagmittel dazu eine
Sollbruchstelle aufweisen.
Bei einer besonderen Ausführungsform kann die Ausgangswelle
drehfest mit einem hülsenförmigen Mitnehmer verbunden sein,
der sich koaxial zur Ausgangswelle erstreckt und den
Hubbereich zwischen Ausgangswelle und Lenkspindel zumindest
teilweise axial überlappt, wobei Mittel zur Erzeugung eines
Drehmoments vorgesehen sind, die mit diesem Mitnehmner
zusammenwirken. Bei dieser Bauweise wird die axiale Länge der
Lenksäule durch den Einbau des Mitnehmers nur geringfügig
verlängert, wobei dieser Mitnehmer die Einleitung von
Drehmomenten in die Ausgangswelle ermöglicht. Die kurze
Baulänge wird dadurch gewährleistet, daß die Lenkspindel
zumindest beim maximalen Einfahrhub an einem der Lenkhandhabe
zugewandten Ende des Mitnehmers in diesen eintaucht. Eine
relativ geringe axiale Länge der Lenksäule verbessert deren
Crashsicherheit, insbesondere bei Steer-by-wire-Lenksystemen.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform wird darin
gesehen, daß zwischen der Lenkhandhabe und den
Drehmomenterzeugungsmitteln Drehmomente übertragen werden
können, ohne daß dazu die axiale Baulänge der Lenksäule
wesentlich vergrößert werden muß. Derartige
Drehmomenterzeugungsmittel können beispielsweise als
Servomotor und/oder als Handkraftsteller dienen. Ein
Servomotor bewirkt dabei in bekannter Weise wie bei einer
herkömmlichen Servolenkung eine Unterstützung der
Lenkbetätigung an der Lenkhandhabe. Im Unterschied dazu dient
ein Handkraftsteller bei einer Steer-by-wire-Lenkung zur
Erzeugung von Rückstellmomenten oder Lenkwiderständen, die
einer Lenkbetätigung an der Lenkhandhabe entgegenwirken.
Derartige Servomotoren und Handkraftsteller sind an sich
bekannt und müssen daher nicht näher beschrieben werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dann,
wenn die Drehmomenterzeugungsmittel einen Elektromotor
aufweisen, der als Hohlwellenmotor ausgebildet ist, dessen
Rotor durch den Mitnehmer gebildet ist. Hierbei wird eine
besonders kompakt bauende Einheit aus Lenksäule und damit
antriebsverbundenem Elektromotor gebildet, wobei aufgrund der
Anordnung des Mitnehmers bzw. Rotors eine geringe axiale Länge
für die Lenksäule gewährleistet ist.
Eine weitere Verbesserung wird darin gesehen, daß ein Gehäuse,
das den Stator des Elektromotors aufnimmt, durch einen
Axialabschnitt des äußeren Mantelrohres gebildet ist. Auf
diese Weise ergibt sich eine kompakte Integration des
Elektromotors in die Lenksäule. Die bauliche Einheit aus
Lenksäule mit integriertem Elektromotor wird dadurch
verstärkt.
Vorzugsweise kann dann der Hohlwellenmotor und das mit dem
Gehäuse ausgestattete äußere Mantelrohr eine Baueinheit
bilden, die anstelle eines nicht mit dem Hohlwellenmotor
ausgestatteten äußeren Mantelrohrs an der Lenksäule montierbar
ist, wobei die Ausgangswelle zur Anbindung des Mitnehmers
adaptiert ist. Durch diese Maßnahmen wird ein Lenksäulen-
System bereitgestellt, das in einer Grundausstattungsvariante
keinen Hohlwellenmotor aufweist. Zur Realisierung einer
Sonderausstattungsvariante wird innerhalb der Serienmontage
dann anstelle eines äußeren Mantelrohrs ohne Hohlwellenmotor
die vorgeschlagene Baueinheit aus Hohlwellenmotor und äußerem
Mantelrohr montiert. Die davon betroffenen Anschlüsse der
Lenksäule, insbesondere an der Ausgangswelle, sind dabei so
adaptiert, daß zur Ausbildung dieser beiden Varianten
lediglich ein äußeres Mantelrohr ohne Hohlwellenmotor gegen
ein äußeren Mantelrohr mit Hohlwellenmotor ausgetauscht werden
muß. Dieses Baukastenprinzip ermöglicht unter anderem die
gleichzeitige Herstellung unterschiedlicher Lenksysteme bei
relativ geringen Zusatzkosten. Beispielsweise kann ein
herkömmliches Lenksystem eine Lenksäule aufweisen, die ohne
Hohlwellenmotor auskommt. Ein anderes Lenksystem, z. B. ein
Steer-by-wire-Lenksystem, wird mit einer Lenksäule
ausgestattet, die einen Hohlwellenmotor besitzt. Auf diese
Weise können mehrere prinzipiell unterschiedliche Lenksysteme
hergestellt werden, wobei eine Vielzahl der Komponenten der
Lenksäulen bei beiden Lenksystemen identisch verwendbar sind.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der
Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand
der Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die
nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der
jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Fig. 1 zeigt einen unterbrochenen Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Lenksäule.
Entsprechend Fig. 1 weist eine erfindungsgemäße Lenksäule 1
ein äußeren Mantelrohr 2 auf, das mit einem Lager 3 an einer
Konsole 4 um eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende
Schwenkachse 5 schwenkbar gelagert ist. Die Konsole 4 ist
ihrerseits bei 6 an einer nicht dargestellten
Fahrzeugkarosserie befestigt. Das äußere Mantelrohr 2 ist
somit drehfest und axial fest angeordnet, wobei jedoch
Schwenkbewegungen um die Schwenkachse 5 möglich sind. Die
Lenksäule 1 kann zu diesem Zweck mit herkömmlichen und daher
nicht dargestellten Höhenverstellmitteln ausgestattet sein,
die eine Schwenkverstellung des äußeren Mantelrohrs 2 um seine
Schwenkachse 5 sowie die Einstellung einer gewünschten
Relativposition ermöglichen. Durch diese Maßnahme kann eine
hier nicht dargestellte Lenkhandhabe, z. B. Lenkhandrad, in
ihrer Höhe relativ zur Fahrzeugkarosserie verstellt werden.
Im Inneren des äußeren Mantelrohrs 2 ist koaxial dazu ein
inneres Mantelrohr 7 untergebracht, wobei das innere
Mantelrohr 7 an einem der Lenkhandhabe zugewandten Ende 8 des
äußeren Mantelrohrs 2 in das äußere Mantelrohr 2 eintaucht.
Das innere Mantelrohr 7 ist am äußeren Mantelrohr 2 drehfest
und axial verstellbar gelagert. Die drehfeste Verstellbarkeit
wird hier beispielsweise durch einen im inneren Mantelrohr 7
ausgebildeten Axialschlitz 9 realisiert, in dem ein am äußeren
Mantelrohr 2 befestigter, radial nach innen vorstehender
Führungszapfen 10 eindringt. Mit dem inneren Mantelrohr 7
können, beispielsweise bei 11, herkömmliche und daher nicht
dargestellte Längsverstellmittel zusammenwirken, die eine
Verstellung und Einstellung der Lenkhandhabe in Längsrichtung
der Lenksäule ermöglichen.
Im Inneren des inneren Mantelrohrs 7 ist koaxial dazu eine
Lenkspindel 12 angeordnet, die an einem, der Lenkhandhabe
zugewandten Ende 13 mit der Lenkhandhabe drehfest verbunden
ist. Die Lenkspindel 12 taucht dabei in ein der Lenkhandhabe
zugewandtes Ende 14 des inneren Mantelrohrs 7 ein und ist
darin axial fest und drehbar gelagert. Zu diesem Zweck sind
beispielsweise Lager 15 und 16 vorgesehen. Die Lenkspindel 12
ragt über ein von der Lenkhandhabe abgewandtes Ende 17 des
inneren Mantelrohrs 7 axial hinaus.
An einem von der Lenkhandhabe abgewandten Ende 18 der
Lenkspindel 12 taucht in diese, koaxial dazu eine
Ausgangswelle 19 ein, wobei Ausgangswelle 19 und Lenkspindel
12 relativ zueinander drehfest und axial verstellbar
angeordnet sind. Diese Kopplung wird hier durch eine Axial-
oder Längsverzahnung 20 erreicht. Außerdem ist die
Ausgangswelle 19 bezüglich des äußeren Mantelrohrs 2 axial
fest und drehbar gelagert. Diese Kopplung wird hier durch ein
Lager 21 erreicht, das in einem Deckel 22 ausgebildet ist, der
ein von der Lenkhandhabe abgewandtes Ende 23 des äußeren
Mantelrohrs 2 bildet. Die Ausgangswelle 19 ist hier z. B. über
ein kardanisches Kreuzgelenk 24 an weitere Bestandteile eines
im übrigen nicht dargestellten Lenkstranges angebunden. Ein
derartiges Kreuzgelenk 24 kann jedoch beispielsweise bei einer
reinen Steer-by-wire-Lenkung entfallen.
Die Lenksäule 1 besitzt einen axialen Verstellbereich 25,
innerhalb dem axiale Relativverstellungen zwischen der
Ausgangswelle 19 und der Lenkspindel 12 möglich sind. Zur
Veranschaulichung ist dieser axiale Verstellbereich 25 in
einem Freiraum 26 eingezeichnet, der zwischen dem von der
Lenkhandhabe abgewandten Ende 18 der Lenkspindel 12 und dem
von der Lenkhandhabe abgewandten Ende 23 des äußeren
Mantelrohrs 2 ausgebildet ist. Dieser Freiraum 26 ist dabei
von der Ausgangswelle 19 konzentrisch durchdrungen und bildet
gleichzeitig eine Begrenzung des Verstellbereichs 25.
Erfindungsgemäß ist der Verstellbereich 25 in einen
Einstellbereich 27 und einen sich daran anschließenden
Notverstellbereich 28 aufgeteilt. Diese Abgrenzung der beiden
Teilbereiche, nämlich Einstellbereich 27 und
Notverstellbereich 28 wird zweckmäßig durch Begrenzungsmittel
erreicht, die beispielsweise durch Endanschläge od. dgl.
gebildet sind. Beispielsweise kann ein solcher Anschlag
zwischen dem Führungsbolzen 10 und dem Axialschlitz 9
ausgebildet sein. Ebenso kann das der Lenkhandhabe zugewandte
Ende 8 des äußeren Mantelrohrs 2 mit einem am inneren
Mantelrohr 7 außen aufgesetzten Ring 29 einen solchen Anschlag
ausbilden. Bei einer Lenksäule 1, die mit einem Stellantrieb
für die Längsverstellung der Lenkhandhabe ausgestattet ist,
kann dieser Stellantrieb elektronisch oder mechanisch für den
Normalbetrieb des Fahrzeuges auf den Einstellbereich 27
begrenzt sein.
Für den Normalbetrieb des Fahrzeuges kann somit lediglich der
Einstellbereich 27 vollständig ausgenutzt werden, um die
Lenkhandhabe bezüglich der Längsrichtung der Lenksäule 1 zu
justieren. Beispielsweise beträgt dieser Einstellbereich 27
±30 mm.
Für den Crashfall ist die Lenksäule 1 so ausgebildet, daß
zusätzlich zu einem gegebenenfalls verbleibenden Teil des
Einstellbereichs 27 außerdem eine Verstellung im
Notverstellbereich 28 möglich ist. Dadurch kann die
Ausgangswelle 19 noch tiefer in die Lenkspindel 12 eindringen,
so daß die Lenkhandhabe nachgeben kann. Beispielsweise beträgt
dieser Notverstellbereich 100 mm.
Um eine Verstellung im Crashfall innerhalb des
Notverstellbereichs zu ermöglichen, müssen die gegebenenfalls
vorhandenen Begrenzungsmittel oder Anschläge so ausgebildet
sein, daß sie bei vorbestimmten Werten für auf die
Lenkhandhabe einwirkende Kräfte nachgeben oder überwunden
werden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Ring 29 über
ein nachgiebiges Kunststoffelement 30 mit dem inneren
Mantelrohr 7 verbunden sein. Dieses Kunststoffelement 30 kann
die axial feste Verbindung zwischen Ring 29 und inneren
Mantelrohr 7 bei Erreichen vorbestimmter axialer Kräfte nicht
mehr aufrechterhalten und gibt nach. Dementsprechend kann sich
dann der äußere Ring 29 relativ zum inneren Mantelrohr 7
verstellen.
Um die Fahrzeugsicherheit zusätzlich zu erhöhen, können
außerdem zusätzliche, nicht gezeigte Dämpfungsmittel und/oder
Federungsmittel vorgesehen sein, die zumindest im
Notverstellbereich einem Einfahrhub zwischen Ausgangswelle 19
und Lenkspindel 12 dämpfend bzw. federnd entgegenwirken.
Derartige Dämpfungsmittel bzw. Federungsmittel können
beispielsweise im Freiraum 26 untergebracht sein.
Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist mit
der Ausgangswelle ein Mitnehmer 31 drehfest verbunden. Dieser
Mitnehmer 31 ist hülsenförmig ausgebildet und erstreckt sich
koaxial zur Ausgangswelle 19 und überlappt dabei in axialer
Richtung vollständig den Verstellbereich 25. Dementsprechend
tauchen die Lenkspindel 12 und das inneren Mantelrohr 7 in ein
der Lenkhandhabe zugewandtes Ende 32 dieses Mitnehmers 31 ein.
In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform bildet
der Mitnehmer 31 einen Rotor eines Hohlwellenmotors 33, der
koaxial zur Ausgangswelle 19 angeordnet ist. Dieser Rotor oder
Mitnehmer 31 ist an seinen Enden 32 und 34 mit entsprechenden
Lagern 35 gelagert. Ein diesem Hohlwellenmotor 33 zugewandter
axialer Abschnitt 36 des äußeren Mantelrohrs 2 bildet dabei
ein Gehäuse für diesen Hohlwellenmotor 33. In diesem Gehäuse
bzw. Axialabschnitt 36 ist beispielsweise ein Stator 37 des
Hohlwellenmotors 33 untergebracht. Des weiteren können
zusätzlich Winkelsensoren 38 und 39 im Gehäuse 36
untergebracht sein, mit deren Hilfe beispielsweise die
Relativlage des Mitnehmers 31 und somit der Ausgangswelle 19
relativ zum äußeren Mantelrohr 2 detektierbar ist. Ebenso
können die übertragenen Momente sensiert werden.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist das äußere
Mantelrohr 2 so konzipiert, daß es zusammen mit dem
Hohlwellenmotor 33 eine bauliche Einheit bilden kann, die
komplett im Rahmen der Serienfertigung in die Lenksäule 1
eingebaut werden kann. Es ist klar, daß weitere Komponenten
oder Zusatzaggregate dieses Hohlwellenmotors 33 ebenfalls im
Gehäuse 36 untergebracht werden können. Beispielsweise kann
der Hohlwellenmotor 33 mit einem Getriebe ausgestattet sein.
Der Mitnehmer 31 bzw. der Rotor des Hohlwellenmotors 33 kann
so ausgebildet bzw. so mit der Ausgangswelle 19 gekoppelt
sein, daß der Mitnehmer 31 zwar torsionssteif, jedoch
bezüglich der Längsachse flexibel ausgebildet ist, um
beispielsweise Toleranzen auszugleichen. Außerdem kann dadurch
die Montage vereinfacht werden. Die momentübertragende
Kopplung zwischen Mitnehmer 31 und Ausgangswelle 19 kann
beispielsweise durch Gummielemente 40 realisiert sein, um
beispielsweise die Flexibilität des Mitnehmers 31 bezüglich
der Längsachse der Ausgangswelle 19 zu erreichen. Ebenso kann
zur drehmomentübertragenden Kopplung zwischen Ausgangswelle 19
und Mitnehmer 31 eine Blattfederkupplung oder eine Verzahnung
mit balligen und/oder elastischen Zähnen, insbesondere aus
Kunststoff, realisiert sein.
Claims (20)
1. Lenksäule eines Kraftfahrzeuges, insbesondere
Personenkraftwagen,
mit einem äußeren Mantelrohr (2), das bezüglich einer Fahrzeugkarosserie drehfest und axial fest angeordnet ist,
mit einem inneren Mantelrohr (7), das in das äußere Mantelrohr (2) an einem eine Lenkhandhabe, z. B. Lenkhandrad, zugewandten Ende (8) eintaucht und bezüglich des äußeren Mantelrohrs (2) drehfest und axial verstellbar angeordnet ist,
mit einer Lenkspindel (12), die an einem Ende (13) mit der Lenkhandhabe drehfest verbunden ist und die in das innere Mantelrohr (7) an einem der Lenkhandhabe zugewandten Ende (14) eintaucht und bezüglich des inneren Mantelrohres (7) axial fest und drehbar angeordnet ist,
mit einer Ausgangswelle (19), die in das äußere Mantelrohr (2) an einem der Lenkhandhabe abgewandten Ende (23) eintaucht und bezüglich des äußeren Mantelrohrs (2) axial fest und drehbar angeordnet ist,
wobei die Ausgangswelle (19) außerdem in die Lenkspindel (12) an einem der Lenkhandhabe abgewandten Ende (18) eintaucht und bezüglich der Lenkspindel (12) drehfest und axial verstellbar angeordnet ist,
wobei die Ausgangswelle (19) relativ zur Lenkspindel (12) innerhalb eines axialen Verstellbereichs (25) axial verstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verstellbereich (25) einen Einstellbereich (27) und einen daran anschließenden Notverstellbereich (28) aufweist,
wobei im Normalbetrieb die axiale Relativlage zwischen Ausgangswelle (19) und Lenkspindel (12) nur innerhalb des Einstellbereichs (27) einstellbar ist,
wobei im Crashfall die axiale Relativlage zwischen Ausgangswelle (19) und Lenkspindel (12) auch innerhalb des Notverstellbereichs (28) verstellbar ist.
mit einem äußeren Mantelrohr (2), das bezüglich einer Fahrzeugkarosserie drehfest und axial fest angeordnet ist,
mit einem inneren Mantelrohr (7), das in das äußere Mantelrohr (2) an einem eine Lenkhandhabe, z. B. Lenkhandrad, zugewandten Ende (8) eintaucht und bezüglich des äußeren Mantelrohrs (2) drehfest und axial verstellbar angeordnet ist,
mit einer Lenkspindel (12), die an einem Ende (13) mit der Lenkhandhabe drehfest verbunden ist und die in das innere Mantelrohr (7) an einem der Lenkhandhabe zugewandten Ende (14) eintaucht und bezüglich des inneren Mantelrohres (7) axial fest und drehbar angeordnet ist,
mit einer Ausgangswelle (19), die in das äußere Mantelrohr (2) an einem der Lenkhandhabe abgewandten Ende (23) eintaucht und bezüglich des äußeren Mantelrohrs (2) axial fest und drehbar angeordnet ist,
wobei die Ausgangswelle (19) außerdem in die Lenkspindel (12) an einem der Lenkhandhabe abgewandten Ende (18) eintaucht und bezüglich der Lenkspindel (12) drehfest und axial verstellbar angeordnet ist,
wobei die Ausgangswelle (19) relativ zur Lenkspindel (12) innerhalb eines axialen Verstellbereichs (25) axial verstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verstellbereich (25) einen Einstellbereich (27) und einen daran anschließenden Notverstellbereich (28) aufweist,
wobei im Normalbetrieb die axiale Relativlage zwischen Ausgangswelle (19) und Lenkspindel (12) nur innerhalb des Einstellbereichs (27) einstellbar ist,
wobei im Crashfall die axiale Relativlage zwischen Ausgangswelle (19) und Lenkspindel (12) auch innerhalb des Notverstellbereichs (28) verstellbar ist.
2. Lenksäule nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Begrenzungsmittel vorgesehen sind, die im Normalbetrieb
die Einstellbarkeit der Lenkspindel (12) relativ zur
Ausgangswelle (19) auf den Einstellbereich (27) begrenzen.
3. Lenksäule nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Begrenzungsmittel durch Anschlagmittel gebildet sind,
die ab einer vorbestimmten axialen Belastung nachgeben und
eine Verstellung innerhalb des Notverstellbereichs (28)
ermöglichen.
4. Lenksäule nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlagmittel unter Selbstzerstörung nachgeben.
5. Lenksäule nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlagmittel mindestens eine Sollbruchstelle
aufweisen.
6. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verstellbereich (25) durch einen axialen Freiraum (26)
begrenzt ist, der zwischen dem von der Lenkhandhabe
abgewandten Ende (18) der Lenkspindel (12) und dem von der
Lenkhandhabe abgewandten Ende (23) des äußeren Mantelrohrs (2)
ausgebildet und von der Ausgangswelle (19) durchdrungen ist.
7. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß Dämpfungsmittel und/oder Federmittel vorgesehen sind, die
im Notverstellbereich einem Einfahrhub zwischen Lenkspindel
(12) und Ausgangswelle (19) dämpfend und/oder federnd
entgegenwirken.
8. Lenksäule nach den Ansprüchen 6 und 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dämpfungs- und/oder Federmittel zumindest teilweise
innerhalb des axialen Freiraumes (20) angeordnet sind.
9. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangswelle (19) drehfest mit einem hülsenförmigen
Mitnehmer (31) verbunden ist, der sich koaxial zur
Ausgangswelle (19) erstreckt und den Hubbereich zwischen
Ausgangswelle (19) und Lenkspindel (12) zumindest teilweise
axial überlappt, wobei Mittel (33) zur Erzeugung eines
Drehmoments vorgesehen sind, die mit dem Mitnehmer (31)
zusammenwirken.
10. Lenksäule nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehmomenterzeugungsmittel (33) als die Lenkbetätigung
an der Lenkhandhabe unterstützender Servomotor und/oder als
der Lenkbetätigung an der Lenkhandhabe entgegenwirkender
Handkraftsteller dienen.
11. Lenksäule nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehmomentenerzeugungsmittel (33) über ein Getriebe
oder einen Kettentrieb oder andere Kopplungsmittel mit dem
Mitnehmer (31) gekoppelt sind.
12. Lenksäule nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehmomenterzeugungsmittel einen Elektromotor (33)
aufweisen, der entweder als Hohlwellenmotor ausgebildet ist,
dessen Rotor durch den Mitnehmer (31) gebildet ist, oder als
Getriebemotor ausgebildet ist, dessen Rotor über ein Getriebe
mit dem Mitnehmner (31) antriebsgekoppelt ist.
13. Lenksäule nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein den Stator (37) des Elektromotors (33) aufnehmendes
Gehäuse durch einen Axialabschnitt (36) des äußeren
Mantelrohrs (2) gebildet ist.
14. Lenksäule nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Gehäuse (36) mindestens ein Winkelsensor (38, 39)
untergebracht ist.
15. Lenksäule nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlwellenmotor (33) oder der Getriebemotor und das
mit dem Gehäuse (36) ausgestattete äußere Mantelrohr (2) eine
Baueinheit bilden, die anstelle eines nicht mit dem
Hohlwellenmotor (33) oder dem Getriebemotor ausgestatteten
äußeren Mantelrohrs (2) an der Lenksäule (1) montierbar ist,
wobei die Ausgangswelle (19) zur Anbindung des Mitnehmers (31)
adaptiert ist.
16. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Crash-Fall das innere Mantelrohr (7) und/oder die
Lenkspindel (12) nach dem Durchfahren des Verstellbereiches
(25) auf die Ausgangswelle (19) auftreffen und beim weiteren
Verfahren die Ausgangswelle (19) mit oder ohne Lager (21) und
mit oder ohne Gelenk (24) in Fahrtrichtung stoßen und somit
den axialen Verstellbereich (25) vergrößern.
17. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Crash-Fall eine Konsole (4), über die das äußere
Mantelrohr (2) an der Fahrzeugkarosserie gehaltert ist, eine
energieaufnehmende Bewegung relativ zur Karosserie ausführt.
18. Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß das äußere Mantelrohr (2) um eine quer zur Längsachse des
Mantelrohrs (2) und horizontal verlaufende Schwenkachse (5) an
der Fahrzeugkarosserie oder an einer Konsole (4), die an der
Karosserie gehaltert ist, schwenkverstellbar gelagert ist.
19. Lenksäule zumindest nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß Ausgangswelle (19) und Mitnehmer (31) über elastische
Kopplungsmittel (40) drehfest miteinander verbunden sind.
20. Lenksäule nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastischen Kopplungsmittel durch Gummielemente (40)
oder durch eine Blattfederkupplung oder durch eine Verzahnung
mit balligen und/oder elastischen Zähnen gebildet sind.
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