DE10142766A1

DE10142766A1 - Lagerung für ein längs- und/oder höhenverstellbares Mantelrohr einer Fahrzeuglenksäule

Info

Publication number: DE10142766A1
Application number: DE2001142766
Authority: DE
Inventors: Dirk Ehrlich; Franz-Guenter Weinand
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2003-03-20

Abstract

Die Erfindung schlägt eine Lagerung für ein längs- und/oder höhenverstellbares Mantelrohr (1) einer Lenksäule eines Fahrzeuges vor. Beidseitig des Mantelrohres ist ein Schlittenpaar zur verstellbaren Aufnahme des Mantelrohres angeordnet. Auf der jeweiligen Seite des Mantelrohres ist ein erstes Schlittenteil (14) in einer Karosseriestruktur des Fahrzeuges und ein verstellbarer Abschnitt (4) des Mantelrohres in einem zweiten Schlittenteil (20) gelagert. Die beiden Schlittenteile (14, 20) sind ineinander gelagert und in unterschiedlichen Stellungen zueinander mittels eines Klemmmechanismus (27) festlegbar. Dieser ist druckkraftübertragend zwischen dem auf einer Mantelrohrseite angeordneten ersten und zweiten Schlittenteil wirksam. DOLLAR A Eine solche Lagerung baut in vertikaler Erstreckung platzsparend und läßt somit ausreichend Raum zur Aufnahme energieabsorbierender Materialien unterhalb des Mantelrohres und dessen Verstellmechanismus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für ein längs- und/oder höhenverstellbares Mantelrohr einer Lenksäule eines Fahrzeuges. Ein derartiges Mantelrohr dient der Erhöhung des Fahrkomforts, da der Fahrer die Lenkradposition individuell längs und/oder in der Höhe verstellen kann.

Eine solche Lagerung eines Mantelrohres ist aus der Praxis bekannt. Sie weist ein beidseitig des Mantelrohres angeordnetes Schlittenpaar zur verstellbaren Aufnahme des Mantelrohres auf. Auf der jeweiligen Seite des Mantelrohres ist ein erster Schlittenteil in einer Karosseriestruktur des Fahrzeuges und ein verstellbarer Abschnitt des Mantelrohres in einem zweiten Schlittenteil gelagert. Die beiden Schlittenteile sind ineinander geführt und in unterschiedlichen Stellungen zueinander mittels eines Klemmmechanismus festlegbar. Dieser ermöglicht es, die beidseitig des Mantelrohres angeordneten Schlittenteile mittels einer Zugkraft zu verspannen. Die Spannkraft wird mittels einer Spannschraube, eines Spannbolzens oder dergleichen aufgebracht, der unterhalb des Mantelrohres die Schlittenteile durchsetzt. Aufgrund der Verwendung einer Spannschraube ist es erforderlich, wesentliche Teile des Schlittenpaares unterhalb des Mantelrohres zu positionieren, womit der Raum unterhalb des Mantelrohres harte Bauteile aufweist. Beim Fahrzeugcrash bewegt sich das Fahrerknie in Richtung Fahrzeugfront. Hierbei ist nicht zu vermeiden, dass es trotz einer Lenksäulenverkleidung und zusätzlicher Schutzmaßnahmen innerhalb dieser Lenksäulenverkleidung zu einem harten Auftreffen des Knies am Schlitten kommt. Die Folgen hiervon sind leichte Verletzungen bis hin zu nicht mehr reparablen Knieschäden.

Aus der DE 40 34 710 C2 ist eine Lagerung für ein Mantelrohr einer Lenksäule eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens bekannt. Dort findet eine Spanneinrichtung zum Fixieren des Mantelrohres in einer beliebigen axialen Stellung Verwendung. Das Mantelrohr umschließt ein U-förmiges Klemmelement, das mit Hilfe der Spanneinrichtung radial zusammenziehbar und um ein rechtwinklig, aber im Abstand zu der Längsachse des Mantelrohres verlaufende Achse schwenkbar angeordnet ist. Auch bei dieser Lagerung findet ein Spannbolzen Verwendung, der somit eine Zugkraft ausübt. Der Spannbolzen ist oberhalb des Mantelrohres angeordnet. Auch diese Lagerung benötigt damit erheblichen Bauraum in vertikaler Erstreckung. Bei Berücksichtigung der erforderlichen Lenksäulenverkleidung und der Einlage von energieabsorbierendem Material zwischen dieser und dem Mantelrohr ist der von dem Mantelrohr und seiner Verkleidung eingenommene Bauraum, in vertikaler Erstreckung gesehen, erheblich.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Lagerung für ein längs- und/oder höhenverstellbares Mantelrohr einer Lenksäule eines Fahrzeuges zu schaffen, die in vertikaler Erstreckung platzsparend baut und somit ausreichend Platz zur Aufnahme energieabsorbierender Materialien unterhalb des Mantelrohres und dessen Verstellmechanismus zulässt.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Lagerung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der Klemmmechanismus Druckkraft übertragend zwischen dem auf einer Mantelrohrseite angeordneten ersten und zweiten Schlittenteil wirksam ist. Dies ermöglicht es auf einen Klemmmechanismus unter Verwendung einer Spannschraube, eines Spannbolzens oder dergleichen zu verzichten. Im Unterschied zu der beim Stand der Technik unterhalb oder oberhalb des Mantelrohres aufgebrachten Zugkraft wird seitlich des Mantelrohres eine Druckkraft zum Klemmen des Schlittenpaares aufgebracht. Es reicht aus, wenn das Schlittenpaar seitlich des Mantelrohres positioniert und dort wirksam ist. Durch die seitliche Anordnung des Schlittenpaares wird erreicht, dass der Raum unter dem Mantelrohr bzw. der Lenksäule nicht mehr die harten Bauteile des Schlittens aufweist. Hierdurch wird das Verletzungsrisiko für das Knie während eines Crashs erheblich reduziert. Zusätzlich kann dieser freie Raum gepolstert, d. h. mit energieabsorbierendem Materialien ausgefüllt werden, wodurch das Verletzungsrisiko für das Knie zusätzlich erheblich reduziert wird.

Gegenüber Klemmmechanismen, die über oder unter der Lenksäule angeordnet sind, ist bei der erfindungsgemäßen Lösung der benötigte Packageraum reduziert. Durch die platzsparende Anordnung des Klemmmechanismus seitlich des Mantelrohres kann Gewicht gespart werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben: Vorzugsweise wird der Klemmmechanismus mittels eines Klemmhebels betätigt. Auf sehr einfache Art und Weise lässt sich der Klemmmechanismus ausbilden, wenn er zwei Klemmscheiben aufweist, deren zugewandte Kontaktflächen als Stellnocken ausgebildet sind. Beim Betätigen des Klemmmechanismus werden die Kontaktflächen insbesondere zueinander verdreht, so dass sich die axiale Erstreckung des Klemmscheibenpaares zur Erzeugung der Klemmverbindung oder zum Lösen der Klemmverbindung ändert. Von Vorteil ist es schließlich, wenn zwischen den beiden Schlittenteilen, die dem Klemmmechanismus abgewandt sind, ein eine Vorspannung zwischen diesen Schlittenteilen erzeugendes Element angeordnet ist. Dieses Element kann beispielsweise als mindestens eine Tellerfeder ausgebildet sein. Es stellt sicher, dass der über einen definierten Weg zu spannende Verstellmechanismus in gewissem Maße toleranzunempfindlich ist. Diese Aufgabe übernimmt bei herkömmlichen Systemen die Spannschraube, die federnd wirkt. Die Tellerfeder sollte von ihrer Kennung so ausgeführt sein, dass sie bei gelöstem Klemmmechanismus keine Druckkraft auf den Schlitten ausübt, wodurch sichergestellt ist, dass die notwendige Verstellkraft, die zum Einstellen der Lenksäule benötigt wird, niedrig bleibt. Selbstverständlich kann die Tellerfeder auch durch jede andere, Vorspannung erzeugende Konstruktion verwirklicht sein.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung der Figuren sowie den Figuren selbst dargestellt.

In den Figuren ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Seitenansicht eine höhen- und längsverstellbare Lenksäule, veranschaulicht mit einem Lenkrad, einer Lenksäulenverkleidung sowie einer Körperkontur,
Fig. 2 eine räumliche Ansicht der Lagerung des längs- und höhenverstellbaren Mantelrohres der Lenksäule, in etwa in Blickrichtung des Fahrers gesehen,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Lagerung des Mantelrohres gemäß der Linie A-A in Fig. 1 und
Fig. 4 eine Variante zur Ausführungsform gemäß Fig. 3.
Ein Mantelrohr 1, dessen Längsachse mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist, weist zwei teleskopierbare Rohrteile 3 und 4 auf. Das einem Lenkrad 5 abgewandte Rohrteil 3 ist oben im Bereich seines dem Lenkrad 5 abgewandten Endes mit einem Lageransatz 6 versehen, den eine horizontale Durchgangsbohrung 7 durchsetzt, dessen Längsachse 8 senkrecht zur Längsachse 8 des Mantelrohres 1 angeordnet ist. Die stationäre Lagerung des Mantelrohres 1 in der Karosseriestruktur des Fahrzeuges, insbesondere des Personenkraftwagens, erfolgt mittels eines in der Karosseriestruktur gelagerten, nicht gezeigten Lagerbolzens, der die Bohrung 7 des Lageransatzes 6 durchsetzt.
Das Mantelrohr 1 durchsetzt eine teleskopierbare Lenkspindel 9, deren Spindelteile 10 und 11 in bekannter Art und Weise drehbar in den Rohrteilen 3 bzw. 4 des Mantelrohres 1 gelagert sind. Mit dem Spindelteil 11 der Lenkspindel 9 ist das Lenkrad 5 drehfest verbunden.
Die Lagerung des lenkradseitigen Rohrteiles 4 des Mantelrohres 1 in der Karosseriestruktur erfolgt mittels eines Schlittenpaares, das beidseitig des Rohrteiles 4 angeordnet ist. Der, aus der Sicht des Fahrers betrachtet linke Schlitten ist mit der Bezugsziffer 12, der rechte Schlitten mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet. Jeder Schlitten 12 bzw. 13 weist ein erstes Schlittenteil 14 auf, das als vertikale Platte ausgebildet ist, wobei die beiden Platten die Schenkelbestandteile eines U-förmigen Trägers 15 bilden, dessen Schenkelabschnitt 16 mit einer Lagerplatte 17 verschweißt ist. Im Bereich beider Enden ist die Lagerplatte 17 mit Bohrungen 18 zum Befestigen der Lagerplatte 17 an der Karosseriestruktur mittels Schrauben versehen. In Längsrichtung des jeweiligen ersten Schlittenteiles 14 (und im Wesentlichen vertikal orientiert) durchsetzt das erste Schlittenteil 14 ein Langloch 19.
Zwischen dem jeweiligen ersten Schlittenteil 14 und dem Rohrteil 4 des Mantelrohres 1 ist jeweils ein in Längsrichtung des Mantelrohres 1 orientiertes zweites Schlittenteil 20 angeordnet, das mit einem Langloch 21 versehen ist. Dieses erstreckt sich in Längsrichtung des Mantelrohres 1, wobei die Längsmittelachsen der Langlöcher 21 der beiden, beidseits des Rohrteiles 4 angeordneten zweiten Schlittenteile 20, und die Längsachse 2 des Mantelrohres 1 zusammenfallen. Gelagert ist das jeweilige zweite Schlittenteil 20 über Schenkelabschnitte 22 im Rohrteil 4.
Bei dem rechten Schlitten 13 erfolgt die Lagerung der beiden Schlittenteile 14 und 20 mittels eines die beiden Langlöcher 19 und 21 durchsetzenden Bolzens 23, der endseitig mit verdickten Köpfen 24 versehen ist. Zwischen den beiden Schlittenteilen 14 und 20 des Schlittens 13 sind zwei Tellerfedern 25 angeordnet, deren zentrale Bohrungen der Bolzen 23 durchsetzt. Die Tellerfedern 25 spannen die beiden Schlittenteile 14 und 20 des Schlittens 13 gegen die Köpfe 24 der Bolzen 23.
Die Lagerung der Schlittenteile 14 und 20 des anderen, linken Schlittens 12 erfolgt mittels eines Bolzens 26, der einen Klemmmechanismus 27 durchsetzt. Dieser weist zwei Klemmscheiben 28 auf, deren zugewandte Kontaktflächen als Stellnocken 29 ausgebildet sind. Durch Schwenken der Klemmscheiben 28 zueinander mittels eines drehfest mit der äußeren Klemmscheibe 28 verbundenen Klemmhebels 30 in der einen oder anderen Richtung läßt sich die Erstreckung des Klemmmechanismus 27 in Richtung der Klemmachse 31 vergrößern oder reduzieren. Bei der Vergrößerung der Dickenabmessung des Klemmmechanismus 27 werden die Schlittenteile 14 und 20 des linken Schlittens 12 verspannt und damit verklemmt und entsprechend auch die Schlittenteile 14 und 20 des rechten Schlittens 13, da die Klemmkraft über das Rohrteil 4 des Mantelrohres 1 auf die rechte Seite der Mantelrohrlagerung übertragen wird. Entsprechend dem Bolzen 23 ist der Bolzen 26 im Bereich seines das Langloch 21 durchsetzenden Endes mit einem Kopf 24 versehen. Der Bolzen 26 durchsetzt zusammen mit einem Hülsenabschnitt der äußeren Klemmscheibe 28 das Langloch 19 des ersten Schlittenteiles 14. Mit der äußeren Klemmscheibe 28 ist ein Klemmhebel 30 drehfest verbunden.
Nach dem Lösen des Klemmmechanismus 27 kann entsprechend der Dimensionierung der Langlöcher 19 und 21 das Rohrteil 4 des Mantelrohres 1 und damit das lenkradseitige Spindelteil 11 der Lenkspindel 9 beliebig in der Höhe und längs verstellt werden.
Da der Klemmmechanismus 27 und auch die Lagerung der Schlitten 12 und 13 des Schlittenpaares neben dem Mantelrohr 1 erfolgt, baut die Mantelrohrlagerung vertikal sehr platzsparend. Um sicherzustellen, dass im Falle eines Crashes das Verletzungsrisiko, insbesondere für das Knie 32 des Fahrers 33, wie in der Fig. 3 veranschaulicht ist, reduziert, sind die beiden ersten Schlittenteile 14 zu einem Kasten 34 vereinigt und weisen insbesondere eine untere Verbindungsplatte 35 auf. Zwischen dieser und einer Lenksäulenverkleidung 36 verbleibt genug Raum für zusätzliches energieabsorbierendes Material.
Bei der Ausführungsform, wie sie insbesondere anhand der Fig. 2 und 3 erläutert ist, stellen die beiden Tellerfedern 25 sicher, dass der über einen definierten Weg zu spannende Verstellmechanismus in gewissem Maße toleranzunempfindlich ist. Die Tellerfedern 25 werden von ihrer Kennung so ausgeführt, dass bei gelöstem Klemmmechanismus 27 diese keine Druckkraft auf das erste und zweite Schlittenteil 14, 20 des rechten Schlittens 13 ausüben, wodurch sichergestellt ist, dass die notwendige Verstellkraft, die zum Einstellen der Lenksäule benötigt wird, niedrig bleibt. Anstelle von Tellerfedern ist auch jede andere, Vorspannung erzeugende Konstruktion denkbar. Hierfür kann insbesondere auch der das Mantelrohr umgebende Rahmen (Lagerplatte, Verbindungsplatte, Träger) genutzt werden, der hierzu entsprechend elastisch ausgelegt wird. Bei dieser Ausführungsform kann auch der Rahmen die Toleranzunempfindlichkeit des Verstellmechanismus sicherstellen, der dann bezüglich seiner Elastizität entsprechend dimensioniert wird.
Fig. 4 zeigt eine Variante, bei der die Verbindungsplatte 35 fehlt. Da hierdurch das System in sich elastischer wird und Bauteiltoleranzen hierdurch aufgefangen werden können, können die Tellerfedern 25 entfallen. Entsprechend ist bei dieser Ausführungsform der Bolzen 23 kürzer ausgebildet, so dass die beiden Schlittenteile 14 und 20 des rechten Schlittens 13 mit geringem Spiel zueinander bewegt werden können. Bezugszeichenliste 1 Mantelrohr
2 Längsachse
3 Rohrteil
4 Rohrteil
5 Lenkrad
6 Lageransatz
7 Bohrung
8 Achse
9 Lenkspindel
10 Spindelteil
11 Spindelteil
12 Schlitten
13 Schlitten
14 1. Schlittenteil
15 Träger
16 Schenkelabschnitt
17 Lagerplatte
18 Bohrung
19 Langloch
20 2. Schlittenteil
21 Langloch
22 Schenkelabschnitt
23 Bolzen
24 Kopf
25 Tellerfeder
26 Bolzen
27 Klemmmechanismus
28 Klemmscheibe
29 Stellnocken
30 Klemmhebel
31 Klemmachse
32 Knie
33 Fahrer
34 Kasten
35 Verbindungsplatte
36 Lenksäulenverkleidung
37 Lenksäule

Claims

1. Lagerung für ein längs- und/oder höhenvestellbares Mantelrohr (1) einer Lenksäule (37) eines Fahrzeugs, mit einem beidseitig des Mantelrohres (1) angeordneten Schlittenpaar (12, 13) zur verstellbaren Aufnahme des Mantelrohres (1), wobei auf der jeweiligen Seite des Mantelrohres (1) ein erstes Schlittenteil (14) in einer Karosseriestruktur des Fahrzeugs und ein verstellbarer Abschnitt (4) des Mantelrohres (1) in einem zweiten Schlittenteil (20) gelagert ist, so wie diese beiden Schlittenteile (14, 20) ineinander gelagert sind und in unterschiedlichen Stellungen zueinander mittels eines Klemmmechanismus (27) festlegbar sind, wobei der Klemmmechanismus (27) druckkraftübertragend zwischen dem auf einer Mantelrohrseite angeordneten ersten und zweiten Schlittenteil (14, 20) wirksam ist.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige erste Schlittenteil (14) mit einer im Wesentlichen vertikal angeordneten Schlitzführung (19) für einen dieses Schlittenteil (14) und das zugeordnete zweite Schlittenteil (20) verbindenden Lagerbolzen (23, 26) versehen ist.

3. Lagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige zweite Schlittenteil (20) mit einer im Wesentlichen in Achsrichtung (2) des Mantelrohres (1) angeordneten Schlitzführung (21) für einen dieses Schlittenteil (20) und das zugeordnete erste Schlittenteil (14) verbindenden Lagerbolzen (23, 26) versehen ist.

4. Lagerung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbolzen (23, 26), zur Lagerung der Schlittenteile (14, 20) beidseitig des Mantelrohres (1), in einer horizontalen Achse (31) angeordnet sind, insbesondere in einer durch die Mittellängsachse (2) des Mantelrohrs (1) gehenden Achse.

5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der im Bereich des Klemmmechanismus (27) angeordnete Lagerbolzen (26) eine Bohrung im Klemmmechanismus (27) durchsetzt.

6. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmmechanismus (27) zwei Klemmscheiben (28) aufweist, deren zugewandte Kontaktflächen als Stellnocken (29) ausgebildet sind.

7. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmmechanismus (27) mittels eines Klemmhebels (30) betätigbar ist.

8. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Schlittenteilen (14, 20), die dem Klemmmechanismus (27) abgewandt sind, ein eine Vorspannung zwischen diesen Schlittenteilen (14, 20) erzeugendes Element (25) angeordnet ist.

9. Lagerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Vorspannung erzeugende Element (25) als mindestens eine Tellerfeder ausgebildet ist, die der dieser Lagerungsseite zugeordnete Lagerbolzen (23) durchsetzt.

10. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ersten Schlittenteile (14, 14) eine Baueinheit bilden, insbesondere ein kastenförmiges Bauelement (34).

11. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum unterhalb des Mantelrohres (1) der Aufnahme eines energieabsorbierenden Materials zwischen dem Mantelrohr (1) und einer Lenksäulenverkleidung (36) dient.