DE10163974B4

DE10163974B4 - Kraftfahrzeug-Lenkeinheit mit elektrischer Neigungsverstellung

Info

Publication number: DE10163974B4
Application number: DE10163974A
Authority: DE
Inventors: Shin Maebashi Yoshimoto
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: JP2002193110A; US20020079685A1; JP4581245B2; DE10163974A1; US6637771B2

Abstract

Kraftfahrzeug-Lenkeinheit mit elektrischer Neigungsverstellung zum automatischen Verstellen der Neigung einer Lenksäule (1, 2) mit Hilfe eines Elektromotors (19), um so einen Höhenwinkel der Lenksäule (1, 2) auf einen gewünschten Wert einzustellen, mit:
– einem auf einer Seite der Lenksäule (1, 2) angeordneten Neigungsverstellmechanismus (10) zum Umwandeln einer rotatorischen Antriebsbewegung des Elektromotors (19) in eine gradlinige Bewegung, um so die Neigung der Lenksäule (1, 2) einzustellen, und
– einen auf der anderen Seite der Lenksäule (1, 2) angeordneten Gleitabschnitt (11), der über eine konvex-konkave Passung (22, 25) mit im wesentlichen dreieckiger Form in gleitendem Kontakt mit einer feststehenden Seite (23) steht, um so die Lenksäule beim Einstellen der Neigung gleiten zu lassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Lenkeinheit mit elektrischer Neigungsverstellung und mit verbesserten Steifigkeit der Lenksäule in vertikaler und horizontaler Richtung.

In einer Kraftfahrzeug-Lenkeinheit mit elektrischer Neigungsverstellung, wie sie in der nicht-vorveröffentlichten älteren japanischen Patentanmeldung JP 2002002503 A der vorliegenden Anmelderin gezeigt ist oder wie sie beispielsweise in den 3A und 3B gezeigt ist, ist ein Neigungsverstellmechanismus b an einer Seite einer Lenksäule a ausgebildet, um die rotatorische Antriebsbewegung eines Elektromotors in eine gradlinige Bewegung umzuwandeln und dabei automatisch die Neigung der Lenksäule a einzustellen. Auf der anderen Seite der Lenksäule a ist ein Gleitabschnitt c ausgebildet, um die Lenksäule a beim Einstellen der Neigung in vertikaler Richtung gleiten zu lassen.

Dieser Gleitabschnitt c ist so angeordnet, daß die linke Seite der Lenksäule a flach ausgebildet ist und daß eine Platte d auf dieser flachen Oberfläche befestigt ist. Ein flacher Block f ist zwischen der Platte d und einer flachen Innenwand eines Gehäuses e vorgesehen. Zwischen der Platte d und dem Block f ist eine in einem Käfig g gelagerte Laufrolle h angeordnet.

Wenn die Lenksäule a bei der obigen Anordnung in der Neigung verstellt wird, gleitet die Platte d durch die Laufrollen h auf der flachen Oberfläche des Blocks f, so daß die Lenksäule a sanft in vertikaler Richtung gleiten kann.

Es ist noch zu erwähnen, daß eine Klemmschraube i an der linken Wand des Gehäuses e mittels einer Sicherungsmutter j befestigt ist und daß die Klemmschraube i mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogen ist, so daß eine nach rechts gerichtete Vorspannung auf den Block f einwirkt. Mit dieser Anordnung kann ein Spiel der Lenksäule a in vertikaler und horizontaler Richtung unterbunden werden.

Da die oben beschriebene Lenksäule mit elektrischer Neigungsverstellung jedoch so angeordnet ist, daß die Platte d der Lenksäule a über die Laufrollen h an dem Block f gleitet, wenn auf das Lenkrad in vertikaler und horizontaler Richtung eine Last einwirkt, kann ein Spiel der Lenksäule a in vertikaler und horizontaler Richtung nicht immer zur vollen Zufriedenheit unterbunden werden, und die Lenksäule a besitzt daher in vertikaler und horizontaler Richtung eine geringe Steifigkeit.

Aus der DE 195 24 195 C1 ist eine Vorrichtung zur Neigungsverstellung eines schwenkbar angelenkten Mantelrohrs einer Längsspindel eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Vorrichtung beinhaltet eine am Fahrzeugaufbau gelagerte Stützvorrichtung, mit der das Mantelrohr über einen Spindeltrieb verbunden ist. Zwischen Mantelrohr und Aufbau wirkt wenigstens ein Lenkhebel mit zwei voneinander beabstandeten, parallelen Schwenkachsen, wovon eine Schwenkachse der Stützvorrichtung zugeordnet ist und die andere Schwenkachse einen Bestandteil des Spindeltriebs bildet. Der Spindeltrieb übernimmt dabei die Funktion des Lenkhebels.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben genannten Umstände ersonnen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kraftfahrzeug-Lenkeinheit mit elektrischer Neigungsverstellung mit einer verbesserten Steifigkeit der Lenksäule in vertikaler und horizontaler Richtung anzugeben.

Um die genannte Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kraftfahrzeug-Lenkeinheit mit elektrischer Neigungsverstellung zum automatischen Einstellen der Neigung der Lenksäule mit Hilfe eines Elektromotors angegeben, um so einen Höhenwinkel der Lenksäule auf einen gewünschten Wert einzustellen, mit:

– einem auf einer Seite der Lenksäule angeordneten Neigungsverstellmechanismus zum Umwandeln einer rotatorischen Antriebsbewegung des Elektromotors in eine gradlinige Bewegung, um so die Neigung der Lenksäule einzustellen, und
– einem auf der anderen Seite der Lenksäule angeordneten Gleitabschnitt, der mit der feststehenden Seite über eine im wesentlichen dreieckförmige konvex-konkave Passung in gleitendem Kontakt steht, um so die Lenksäule bei der Neigungsverstellung gleiten zu lassen.

Da der Gleitabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung und wie oben beschrieben mit der feststehenden Seite über eine im wesentlichen dreieckförmige konvex-konkave Passung in Kontakt gebracht ist, ist es möglich, die Lenksäule bei der Neigungsverstellung in vertikaler Richtung sanft gleiten zu lassen, indem der Gleitabschnitt an dem im wesentlichen dreieckförmigen konvex-konkav angepaßten Abschnitt entlanggleitet.

Da der Gleitabschnitt über die im wesentlichen dreieckförmige konvex-konkave Passung in gleitenden Kontakt gebracht ist, kann darüber hinaus ein Spiel der Lenksäule in vertikaler und horizontaler Richtung selbst dann zufriedenstellend unterbunden werden, wenn eine Last auf das Lenkrad in vertikaler und horizontaler Richtung einwirkt, wodurch die Steifigkeit der Lenksäule verbessert wird.

Da der Gleitabschnitt und die feststehende Seite über die im wesentlichen dreieckförmige konvex-konkave Passung miteinander in gleitenden Kontakt gebracht sind, ist es außerdem möglich, das Spiel der Lenksäule gegenüber Belastungen von dem Lenkrad zufriedenstellend zu beseitigen, egal wo der Gleitabschnitt in bezug auf die feststehende Seite steht (oder welcher Neigungswinkel auch immer eingestellt ist).

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 Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Kraftfahrzeug-Lenkeinheit mit elektrischer Neigungs- und Teleskopverstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2A eine seitliche Querschnittsansicht der Lenkeinheit aus 1 entlang der Linie A-A,
2B eine Draufsicht auf den in 2A gezeigten Abschnitt,
3A eine seitliche Querschnittsansicht einer Kraftfahrzeug-Lenkeinheit mit elektrischer Neigungsverstellung gemäß der nicht-vorveröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP 2002002503 A (entsprechend der seitlichen Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 1), und
3B eine Draufsicht auf die in 3A gezeigte Lenkeinheit.
Im nachfolgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Lenkeinheit für ein Kraftfahrzeug mit elektrischer Neigungs- und Teleskopverstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet eine Lenksäule eine untere Säule 1 an der Vorderseite des Kraftfahrzeugs und eine obere Säule 2 auf der nach hinten gerichteten Seite des Kraftfahrzeugs, die so angepaßt ist, daß sie auf der unteren Säule 1 gleiten kann. Das untere Ende der unteren Säule 1 ist über einen Neigungs-Zentrierstift 4 verschwenkbar gelagert, wobei der Zentrierstift 4 am unteren Ende einer Klammer 3 an der Fahrzeugkarosserieseite angeordnet ist.
Die obere Säule 2 ist so angeordnet, daß sie mittels eines elektrischen Teleskop-Antriebsmechanismus 5 automatisch eine teleskopartige Verschiebung in axialer Richtung und bezogen auf die untere Säule 1 bewirkt, so daß die axiale Position des Lenkrades (nicht dargestellt) wie gewünscht eingestellt werden kann.
Wie in 2A dargestellt ist, ist in der Umgebung der oberen Säule 2 eine Box oder ein Gehäuse 6 vorgesehen, und die Box bzw. das Gehäuse 6 ist an der karosserieseitigen Klammer 3 über Schrauben 7 befestigt. Die obere Säule 2 ist so angeordnet, daß sie innerhalb dieses Gehäuses 6 automatisch in der Neigung verstellt werden kann.
Im linken Teil der 2A steht die obere Säule 2 verschwenkbar mit dem Außenumfang eines Stiftes 8 im Eingriff, der an einem Gleitstück 22 (das später beschrieben wird) befestigt ist. Dieser Stift 8 dient auch als Stopperstift für eine Teleskopeinstellung, und eine sich in Axialrichtung erstreckende Nut 9 ist an der unteren Säule 1 ausgebildet. Der Stift 8 steht im Eingriff mit dieser langgestreckten Nut 9, so daß er als Stop per beim Einstellen der Teleskopposition und als ein Glied zum Verhindern einer Drehbewegung dient.
Innerhalb des Gehäuses 6 ist in dessen rechtem Teil ein Neigungsverstellmechanismus 10 vorgesehen, und ein Gleitabschnitt 11 ist im linken Teil angeordnet.
Als eine (mögliche) Konstruktion für den Neigungsverstellmechanismus 10 ist ein zylindrischer Abschnitt 12 an der rechten Seite der oberen Säule 2 vorgesehen. Innerhalb dieses zylindrischen Abschnitts 12 ist eine Einstellmutter 13 eingepaßt, die über eine Sicherungsmutter 14 gesichert ist.
Sie ist so angeordnet, daß eine Schraubenwelle 15 mit der Einstellmutter 13 im Eingriff steht. Die Gewinde der Einstellmutter 13 und der Schraubenwelle 15 sind trapezförmige Gewinde. Das obere Ende und das untere Ende der Schraubenwelle 15 sind über Lager 16 bzw. 17 drehbar in dem Gehäuse 6 gelagert.
Ein oberer Teil der Schraubenwelle 15 ist integral mit einem Schneckenrad 18 ausgebildet, und eine Schnecke 20, die mit der Antriebswelle eines Elektromotors 19 verbunden ist, ist mit dem Schneckenrad 18 verzahnt. Wenn der Elektromotor 19 angetrieben wird, wird mit dieser Anordnung über die Schnecke 20 und das Schneckenrad 18 die rotatorische Antriebsbewegung auf die Schraubenwelle 15 übertragen, wodurch die Schraubenwelle 15 gedreht wird. Infolgedessen wird die Einstellmutter 13, die mit der Schraubenwelle 15 in Eingriff steht, zusammen mit dem zylindrischen Abschnitt 12 der oberen Säule 2 in vertikaler Richtung bewegt, wodurch die obere Säule 2 automatisch geneigt wird.
Nebenbei bemerkt, das Lager 16 für die Schraubenwelle 15 ist mit einer Befestigungsschraube 21 fixiert, auf der ein Mittel aufgebracht ist, das ein Lösen verhindert. Durch Festziehen der Schraube 21 bis auf ein vorbestimmtes Drehmoment ist es möglich, die Lager 16 und 17 so vorzuspannen, daß sie die Schraubenwelle 15 am oberen und unteren Ende in Querrichtung sicher abstützen.
Andererseits ist als eine Anordnung für den Gleitabschnitt 11 ein Gleitstück 22 auf der linken Seite der oberen Säule 2 vorgesehen, und das linke Ende dieses Gleitstücks 22 ist in einer im wesentlichen dreieckigen, konvexen Form ausgebildet, wie dies in 2B gezeigt ist.
Auf der linken Seite des Gehäuses 6 ist eine Druckunterlage 23 mit Schrauben 24 befestigt, und das rechte Ende dieser Druckunterlage 23 ist ebenfalls in einer im wesentlichen dreieckigen, jedoch konkaven Form ausgebildet, wie in 2B gezeigt.
Die konkave Oberfläche der Dreiecksform dieser Druckunterlage 23 ist mit einer, Zwischenlage 25 versehen, die aus einem synthetischen Kunstharz besteht, wodurch die Gleiteigenschaften des Gleitstücks 22 hinreichend erhalten werden. Es sei angemerkt, daß man anstelle der Anordnung der Zwischenlage 25 aus synthetischem Kunstharz eine Beschichtung auf dem Gleitstück 22 und/oder der Druckunterlage 23 aufbringen kann, um die Gleiteigenschaften hinreichend zu erhalten.
Da die konvexe Oberfläche der im wesentlichen dreieckigen Form des Gleitstücks 22 und die konkave Oberfläche der im wesentlichen dreieckigen Form der Druckunterlage 23 über die oben be schriebene Zwischenlage 25 aus synthetischem Kunstharz in eine gegenseitige Passung und in gleitenden Kontakt miteinander gebracht sind, ist es möglich, die obere Säule 2 beim Verstellen der Neigung sanft in vertikaler Richtung gleiten zu lassen, indem die konvexe Oberfläche der im wesentlichen dreieckigen Form des Gleitstücks 22 auf der konkaven Oberfläche der im wesentliche dreieckigen Form der Druckunterlage 23 entlanggleitet.
Es sei bemerkt, daß eine nach rechts gerichtete Vorspannung von der Seite der Druckunterlage 23 auf die Seite der oberen Säule 2 einwirkt, wenn die Druckunterlage 23 an dem Gehäuse 6 mit Hilfe der Schrauben 24 befestigt wird. Durch diese Einwirkung der nach rechts gerichteten Vorspannung werden die obere Säule 2, die Einstellmutter 13 usw. die ganze Zeit nach rechts gedrückt, wobei ein weiblicher Gewindegang der Einstellmutter 13 und ein männlicher Gewindegang der Schraubenwelle 15 (und umgekehrt) ohne jedes Spiel fest miteinander verzahnt werden können. Dadurch ist es möglich, ein Spiel des Lenkrades (nicht dargestellt) in vertikaler und in horizontaler Richtung zu verhindern.
Um nun eine Neigungseinstellung bei der Lenkeinheit mit elektrischer Neigungsverstellung der oben gezeigten Konstruktion durchzuführen, wird der Elektromotor 19 angetrieben, wenn der Fahrer einen Neigungsverstellungsschalter (nicht dargestellt) betätigt, und die rotatorische Antriebsbewegung des Motors wird über die Schnecke 20 und das Schneckenrad 18 auf die Schraubenwelle 15 übertragen, wodurch die Schraubenwelle 15 gedreht wird. Infolgedessen wird die mit der Schraubenwelle 15 in Eingriff stehende Einstellmutter 13 zusammen mit dem zylindrischen Abschnitt 12 der Lenksäule 1 in vertikaler Richtung bewegt, und die obere Säule 2 wird automatisch geneigt, wodurch der Höhenwinkel der Lenksäule nach Wunsch eingestellt werden kann.
Während dieser Neigungseinstellung gleitet die konvexe Oberfläche der im wesentlichen dreieckigen Form des Gleitstücks 22 auf seiten der oberen Säule 2 auf der konkaven Oberfläche der im wesentlichen dreieckigen Form der Druckunterlage 23, so daß es möglich ist, die obere Säule 2 sanft in vertikaler Richtung gleiten zu lassen.
Da die konvexe Oberfläche der im wesentlichen dreieckigen Form des Gleitstücks 22 und die konkave Oberfläche der im wesentlichen dreieckigen Form der Druckunterlage 23 darüber hinaus durch die aus synthetischem Kunstharz hergestellte Zwischenlage 25 aneinander angepaßt sind, ist es möglich, ein Spiel der oberen Säule 2 in vertikaler und horizontaler Richtung zu unterbinden, und zwar sogar dann, wenn eine Last auf das Lenkrad (nicht dargestellt) in vertikaler und horizontaler Richtung einwirkt, wodurch die Steifigkeit der Lenksäule verbessert wird.
Da das Gleitstück 22 und die Druckunterlage 23 über die konvex-konkave Passung mit im wesentlichen dreieckiger Form in gleitenden Kontakt miteinander gebracht sind, ist es weiterhin möglich, das Spiel der oberen Säule 2 zur vollen Zufriedenheit zu verhindern, um Belastung durch das Lenkrad (nicht dargestellt) zu bewältigen, egal an welcher Position das Gleitstück 22 sich im Hinblick auf die Druckunterlage 23 befindet (oder welcher Neigungswinkel auch immer eingestellt sein mag).
Es sei angemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern auch verschiedene Modifikationen erlaubt.
Wie oben beschrieben, steht der Gleitabschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung über die konvex-konkave Passung mit im wesentlichen dreieckiger Form in gleitendem Kontakt mit der feststehenden Seite, so daß es möglich ist, die Lenksäule in vertikaler Richtung sanft gleiten zu lassen, indem der Gleitabschnitt beim Einstellen der Neigung auf dem im wesentlichen dreieckigen konvex-konkaven Passungsabschnitt entlanggleitet.
Da der Gleitabschnitt mit der feststehenden Seite über die konvex-konkave Passung mit im wesentlichen dreieckiger Form in gleitendem Kontakt steht, ist es außerdem möglich, das Spiel der Lenksäule in vertikaler und horizontaler Richtung hinreichend zu unterbinden, selbst wenn eine Last auf das Lenkrad in vertikaler und horizontaler Richtung ausgeübt wird, wodurch die Steifigkeit des Lenkrades verbessert wird.
Da das Gleitstück 22 über die konvex-konkave Passung mit im wesentlichen dreieckiger Form in gleitendem Kontakt mit der feststehenden Seite steht, ist es schließlich möglich, das Spiel der Lenksäule hinreichend zu unterbinden, so daß sie die Belastungen von dem Lenkrad bewältigt, egal an welcher Position sich das Gleitstück 22 im Hinblick auf die feststehende Seite befindet (oder welcher Neigungswinkel auch immer eingestellt sein mag).