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Die
Erfindung betrifft eine verstellbare Lenksäule eines Kraftfahrzeuges mit
einem in mindestens eine Stellrichtung verstellbaren Stellteil zur
Einstellung der Position der Lenksäule, einem in diese Stellrichtung
unverstellbaren Halteteil, einer Feststellvorrichtung, in deren
geöffnetem
Zustand das Stellteil gegenüber
dem Halteteil zur Einstellung der Position der Lenksäule verstellbar
ist und in deren geschlossenem Zustand das Stellteil von der Feststellvorrichtung
festgestellt ist, und einer Crash-Blockiereinrichtung, von der im
Crash-Fall eine zusätzliche
Haltekraft gegen eine Verschiebung des Stellteils gegenüber dem
Halteteil ausübbar
ist und die einen im Crash-Fall in einen Spalt zwischen dem Stellteil
und dem Halteteil einschiebbaren und in diesem verkeilbaren Klemmkeil
aufweist.
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Verstellbare
Lenksäulen
sind in unterschiedlichen Ausführungsformen
bekannt. Üblicherweise kann
sowohl die Länge
der Lenksäule
als auch deren Neigung bzw. Höhe
im geöffneten
Zustand einer Feststelleinrichtung verändert werden. Zur Fixierung der
eingestellten Position im geschlossenen Zustand der Feststelleinrichtung
können
beispielsweise sich kreuzende Pakete von Lamellen vorgesehen sein, von
denen das eine an der die Lenkspindel aufnehmenden Manteleinheit
und das andere an einer mit dem Chassis verbundenen Trageinheit
festgelegt ist. Die sich kreuzenden Lamellenpakete werden von einem
Spannbolzen durchsetzt und durch Betätigung eines Spannhebels gegenseitig
verklemmt. Zur Ermöglichung
der Verstellung sind in den Lamellenpaketen sowie in der Manteleinheit
und in der Trageinheit vom Spannbolzen durchsetzte Langlöcher angeordnet,
wobei sich die Langlöcher
für die
achsiale Verstellung der Lenksäule
und für
die Höhenverstellung
der Lenksäule
kreuzen. Eine derartige verstellbare Lenksäule ist beispielsweise aus
der
EP 0 802 104 B1 bekannt.
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Eine
weitere verstellbare Lenksäule
mit einer nach Art einer Lamellenkupplung ausgebildeten Feststellvorrichtung
ist beispielsweise aus der
US 6,581,965
B2 bekannt.
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Bekannt
sind weiters verstellbare Lenksäulen,
bei denen die Feststelleinrichtung gezahnte Teile aufweist, die
im geschlossenen Zustand der Feststelleinrichtung ineinander eingreifen
und somit die achsiale Verstellung und Höhenverstellung der Lenksäule blockieren.
Eine solche Lenksäule
ist beispielsweise aus der
EP
0 836 981 B1 bekannt.
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Im
Crash-Fall sollen trotz der sehr hohen auftretenden Kräfte Relativbewegungen
im Verstellmechanismus der Lenksäule
möglichst
ausgeschlossen werden, u. a. damit der Airbag als Aufprallschutz
für den
Fahrer seine volle Wirksamkeit entfalten kann. Die Feststellvorrichtungen,
die zur Feststellung der Lenksäule
im Normalbetrieb dienen, sind üblicherweise
nicht geeignet, diese hohen Kräfte
im Falle eines Crashs aufzunehmen, da deren Ausbildung sonst sehr
aufwändig
wäre und
viel Bauraum benötigen
würde.
Es wurden daher bereits Lenksäulen
vorgeschlagen, welche zusätzliche
Crash-Blockiereinrichtungen aufweisen, die im Crash-Fall eine zusätzliche
Haltekraft gegen eine Verschiebung der Manteleinheit gegenüber der
Trageinheit ausüben.
Beispielsweise ist es aus der
EP 1 044 127 B1 bekannt, im Moment des Aufpralls
des Kraftfahrzeuges auf ein Hindernis durch pyrotechnische Mittel
eine formschlüssige
Verbindung zwischen der Manteleinheit und einer chassisfesten Trageinheit
auszubilden. Nachteilig ist die relativ aufwändige Ausbildung einer solchen
Lenksäule,
wobei auch eine Sensorik zur Erfassung des Aufpralls und zur Auslösung der
pyrotechnischen Mittel erforderlich ist.
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Die
verstellbare Lenksäule
der
DE 195 06 210
C1 umfasst ein Sperrglied mit einer Schwertkante, welche
beim Schließen
der Feststellvorrichtung an einen Klemmflansch andrückbar ist.
Im Crash-Fall gräbt
sich die Schwertkante dieses Sperrgliedes in das Material des Klemmflansches
ein, um eine möglichst
formschlüssige
Verriegelung der Manteleinheit der Lenksäule mit der karosseriefesten
Halteeinheit zu bewirken. Nachteilig an dieser Einrichtung ist es, dass
ein zuverlässiges
Eindrücken
der Schwertkante in das Material des Klemmflansches und folglich
die formschlüssige
Verriegelung im Crash-Fall im Dauerbetrieb nicht zuverlässig gewährleistet
werden kann und dass außerdem
eine erhöhte
Schließkraft
zum Schließen
der Feststellvorrichtung erforderlich ist.
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Eine
verstellbare Lenksäule
der eingangs genannten Art ist aus der
DE 196 17 561 C1 bekannt. Es
ist hierbei am einen achsial verschiebbaren Teil der Lenkspindel
drehbar lagernden Mantelrohr ein Klemmkeil verschiebbar gelagert,
der von einer Feder in seine in Richtung zum Lenkrad verschobene passive
Stellung beaufschlagt ist. Im Crash-Fall bewirkt die auf den Klemmkeil
wirkende Beschleunigungskraft eine Verschiebung des von der Feststellvorrichtung
unabhängig
wirkenden Klemmkeils gegen die Kraft der Feder, wobei der Klemmkeil
in einen Spalt zwischen dem Mantelrohr und einem achsial unverstellbaren
Abschnitt der Lenkspindel eingefahren wird und somit die Verschiebung
des Mantelrohrs gegenüber
der achsial unverstellbaren Lenkspindel und somit auch gegenüber einem
chassisfesten Halteteil der Lenksäule blockiert. Ein zuverlässiges Wirksamwerden
der Crash-Blockiereinrichtung im Crash-Fall ist bei einer solchen
Ausbildung nicht ausreichend sichergestellt. Neben einem Klemmkeil
sind in der
DE 196
17 561 C1 auch in anderer Form ausgebildete Arretierteile,
beispielsweise in Form einer Sperrkugel oder Schwenkbacke, beschrieben.
Auch eine sensorgesteuerte Verstellvorrichtung zur Überführung des
von der Feststellvorrichtung unabhängigen Arretierteils in seine
Wirkstellung ist genannt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine verstellbare Lenksäule mit einer einfach ausgebildeten
und zuverlässig
wirkenden Crash-Blockiereinrichtung bereitzustellen, von der im
Crash-Fall eine zusätzliche Haltekraft
gegen eine Verschiebung der Manteleinheit gegenüber der Trageinheit ausübbar ist.
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Erfindungsgemäß gelingt
dies durch eine verstellbare Lenksäule mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
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Der
Klemmkeil wird somit vom beim Öffnen und
Schließen
sich bewegenden Teil der Feststellvorrichtung, mit dem der Klemmkeil
verbunden ist, zwischen seiner von der Anlagefläche des Stellteils abgehobenen
passiven Stellung und einer an das Stellteil angelegten Bereitschaftsstellung
verstellt. In dieser Bereitschaftsstellung wird der Klemmkeil im Crash-Fall
bei einer beginnenden Verschiebung des Stellteils gegenüber dem
Halteteil vom Stellteil in Richtung dieser Verschiebung mitgenommen
und gelangt somit zur Verkeilung im Spalt zwischen dem Stellteil
und dem Halteteil. Es ist dabei in der Bereitschaftsstellung des
Klemmkeils eine ausreichende Mitnahmewirkung, beispielsweise durch
eine Mitnahmekraft vom Stellteil auf diesen übertragbar, um ihn in einem
Crash-Fall soweit mitzunehmen, dass er im Spalt zwischen dem Stellteil
und dem Halteteil verkeilt ist. Vorzugsweise wird dies durch eine
formschlüssige
Verbindung zwischen dem Klemmkeil und der Anlagefläche des
Stellteils im an das Stellteil angelegten Zustand des Klemmkeils
erreicht. Anstelle einer formschlüssigen Verbindung oder zusätzlich hierzu
könnte
auch eine reibschlüssige
Verbindung vorgesehen sein.
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Beim Öffnen der
Feststellvorrichtung wird der Klemmkeil vom sich beim Öffnen und
Schließen der
Feststellvorrichtung bewegenden Teil der Feststellvorrichtung, mit
dem der Klemmkeil verbunden ist, von der Anlagefläche des
Stellteils abgehoben, sodass er bei einer Verschiebung des Stellteils
gegenüber
dem Halteteil vom Stellteil nicht mitgenommen wird.
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Das
beim Öffnen
und Schließen
der Feststellvorrichtung sich bewegende Teil der Feststellvorrichtung,
mit welchem der Klemmkeil verbunden ist, ist insbesondere ein Feststellelement
der Feststellvorrichtung, welches zur Feststellung des Stellteils gegenüber dem
Halteteil im geschlossenen Zustand der Feststellvorrichtung dient.
Dieses Feststellelement bewegt sich hierbei beim Öffnen und
Schließen der
Feststellvorrichtung in eine Verschieberichtung und der Klemmkeil
wird beim Öffnen
und Schließen der
Feststellvorrichtung in diese Verschieberichtung mitgenommen. Er
steht hierbei in einer entsprechenden Wirkverbindung mit dem Feststellelement,
vorzugsweise über
einen Tragarm, der am Feststellelement oder einem mit diesem beim Öffnen und
Schließen
der Feststellvorrichtung mitverschobenen Teil ange bracht ist. Prinzipiell
denkbar und möglich
wäre es
auch, dass der Klemmkeil mit einem anderen Teil der Feststellvorrichtung
in Verbindung steht, welches beim Öffnen und Schließen der
Feststellvorrichtung nicht eine Bewegung in eine Verschieberichtung
eines Feststellelements sondern eine Bewegung in eine andere Richtung
ausführt,
wobei der Klemmkeil vorzugsweise wiederum über einen Tragarm mit diesem
Teil der Feststellvorrichtung verbunden ist.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist der Klemmkeil mit einem Feststellelement in Form
eines Spannbackens in die Verschieberichtung des Spannbackens beim Öffnen und
Schließen
der Feststellvorrichtung verbunden, wobei der Spannbacken beim Öffnen und
Schließen
in achsialer Richtung eines Spannbolzens der Feststellvorrichtung
verschiebbar ist. Der Spannbolzen kann hierbei beim Öffnen und
Schließen
der Feststellvorrichtung ebenfalls in seine achsiale Richtung verschiebbar
sein und/oder den Spannbacken in achsialer Richtung des Spannbolzens
verschiebbar lagern.
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Kraftfahrzeuglenksäulen sind
vorzugsweise in mehreren Stellrichtungen einstellbar. In einer Stellrichtung
erfolgt hierbei eine achsiale Verstellung (= Längenverstellung) der Lenksäule, in
einer anderen Stellrichtung kann eine Neigungsverstellung erfolgen,
welche bei Lenksäulen
von Personenkraftwagen üblicherweise
gleichzeitig zu einer Höhenverstellung
führt.
Denkbar und möglich
wäre es
beispielsweise auch, isolierte Verstellungen für die Höhe und/oder Neigung der Lenksäule vorzusehen.
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Vorteilhafterweise
kann die erfindungsgemäße Crash-Blockiereinrichtung
zur Blockierung der achsialen Verstellbarkeit (= Längenverstellbarkeit) der
Lenksäule
im Crash-Fall eingesetzt werden. Auch die Höhenverstellung bzw. Neigungsverstellung
(in eine oder beide Richtungen) oder eine Kombination mehrerer Verstellrichtungen
kann auf diese Weise im Crash-Fall
blockiert werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung lagert das Stellteil die Lenkspindel in einem an ihr
lenkradseitiges Ende anschließenden
Abschnitt drehbar. Ein solches die Lenkspindel zumindest teilweise
umgebendes Stellteil wird auch als Mantelrohr bezeichnet.
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Das
Halteteil kann unmittelbar oder mittelbar mit dem Chassis des Kraftfahrzeugs
verbunden sein. Beispielsweise kann das Halteteil von einer chassisfesten
Konsole getragen sein, mit der es im Normalbetrieb unverschiebbar
verbunden ist und gegenüber der
es im Crash-Fall energieaufzehrend verschiebbar ist. Derartige Ausbildungen
sind in unterschiedlichen Ausführungsformen
bekannt. Beispielsweise können
im Crash-Fall umbiegbare oder aufreißbare Haltelaschen zwischen
der Konsole und zwischen dem Halteteil angeordnet sein.
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Durch
die erfindungsgemäße Crash-Blockiereinrichtung,
bei welcher der Klemmkeil mit der Feststellvorrichtung gekoppelt
ist, werden im Crash-Fall in sehr wirkungsvoller Weise zusätzliche Haltekräfte gegen
eine Verstellung der Lenksäule
in ihrem Verstellmechanismus bereitgestellt, wobei im geöffneten
Zustand der Feststellvorrichtung die Leichtgängigkeit der Verstellung der
Lenksäule
nicht beeinträchtigt
wird.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Lenksäule kann
die Feststellvorrichtung unterschiedliche Feststellelemente aufweisen,
beispielsweise Verzahnungen, Lamellen oder andere Reibflächen. Die
Erfindung ist nicht auf bestimmte Feststellelemente der Feststellvorrichtung
eingeschränkt.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand
der beiliegenden Zeichnung erläutert.
In dieser zeigen:
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1 eine
Schrägsicht
eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Lenksäule;
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2 eine
Seitenansicht der Lenksäule
von 1;
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3 eine
Seitenansicht der Lenksäule
von 1 im Zustand nach einem Crash;
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4 einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 1;
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5 einen
vergrößerten Ausschnitt
der Lenksäule
im Bereich der Konsole in einer gegenüber 1 etwas
geänderten
Blickrichtung;
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6 einen
Teil eines Schnitts entlang der Linie A-A von 2;
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7 einen 6 entsprechenden
Schnitt aber im geöffneten
Zustand der Feststellvorrichtung;
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8 einen
Teil eines Schnitts entlang der Linie B-B von 3;
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9 ein
vergrößertes Detail
C von 7;
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10 ein
vergrößertes Detail
D von 6;
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11 ein
vergrößertes Detail
E von 8 (wobei die Konsole der Übersichtlichkeit halber entfernt
wurde);
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12 einen
Schnitt entsprechenden 11 in einem etwas modifizierten
Zustand nach dem Crash;
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13 eine
Schrägsicht
des Tragarms mit dem daran befestigten Klemmkeil;
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14 ein
vergrößertes Detail
von 10.
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Lenksäule, welche
in achsialer Richtung sowie in der Höhe bzw. Neigung verstellbar
ist, ist in den Fig. dargestellt. Die Lenkspindel 1 ist
in einem dem lenkradseitigen Ende 2 der Lenksäule benachbarten
Abschnitt drehbar in einem Stellteil 3 gelagert, welches
die Lenkspindel 1 in diesem Abschnitt umgibt. Das Stellteil 3 ist
im geöffneten
Zustand einer Feststellvorrichtung 4 gegenüber einem
das Stellteil 3 tragenden Halteteil 5 in achsialer
Richtung der Lenksäule
und in der Höhe
bzw. in der Neigung einstellbar, wodurch die Position eines am lenkradseitigen
Ende 2 der Lenkspindel 1 angebrachten Lenkrades
(nicht dargestellt) entsprechend einstellbar ist.
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Das
Stellteil 3 einer verstellbaren Lenksäule des Typs, wie er in den
Fig. dargestellt ist, wird auch als Mantelrohr oder Führungskasten
bezeichnet.
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Das
Halteteil 5 ist im Querschnitt gesehen U-förmig ausgebildet
und besitzt beidseitig des Stellteils 3 sich erstreckende
Seitenwangen 6, 7, die durch einen Verbindungsschenkel 8 verbunden
sind. Das Halteteil 5 ist über eine Konsole 9 mit
dem Chassis 10 des Kraftfahrzeugs verbunden, welches nur
in den 2 und 3 an einer Stelle schematisch
angedeutet ist. Die chassisfeste Konsole 9 ist mittels Schrauben 11 am
Chassis befestigt.
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Im
Normalbetrieb ist das Halteteil 5 ebenfalls chassisfest.
Im Crash-Fall ist eine Verschiebung des Halteteils 5 gegenüber der
Konsole 9 möglich,
wobei Energie aufgezehrt wird. Hierzu greifen beidseitig des Halteteils 5 Klemmschuhe 12 der
Konsole 9 in Klemmführungen 13 des
Halteteils 5 ein. Die Klemmschuhe 12 sind im gezeigten
Ausführungsbeispiel
in Form von vorspringenden Klemmnasen ausgebildet, die in die nutförmig ausgebildeten
Klemmführungen 13 klemmend
eingreifen. Dabei ist, beispielsweise durch eine entsprechende Vorspannung,
die Klemmkraft und damit die Losbrechkraft voreingestellt. Im Crash-Fall kann die von
den Klemmschuhen 12 ausgeübte Klemmkraft überwunden
werden, wodurch sich das Halteteil 5 schlittenartig gegenüber der
Konsole 9 in Richtung zur Fahrzeugfront verschieben kann,
wobei durch Reibung zwischen den Klemmschuhen 12 und den
Klemmführungen 13 und
bedarfsweise auch Verformung- und Zerspanung der Klemmführung 13 und/oder
der Klemmschuhe 12 Energie aufgezehrt wird. Auch können die
Klemmführungen 13 mit
einer Kontur versehen sein, die die Klemmkraft während der Verschiebung des
Halteteils 5 gegenüber
der Konsole 9 progressiv ansteigen lässt.
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Zur
Energieverzehrung bei der Verschiebung des Halteteils 5 gegenüber der
Konsole 9 im Crash-Fall ist weiters mindestens eine Biegelasche 14 vorhanden,
die U-förmig
ausgebildet ist und mit ihrem ersten U-Schenkel über Befestigungsbolzen 15 an
der Konsole 9 und an ihrem zweiten U-Schenkel über Befestigungsbolzen 16 am
Halteteil 5 befestigt ist. Bei der Verschiebung des Halteteils 5 gegenüber der
Konsole 9 wird somit an der Biegelasche 14 Biegearbeit
geleistet. Die Biegelasche 14 ist weiters mit Einkerbungen 17 versehen,
entlang derer sie bei der Verschiebung des Halteteils 5 gegenüber der
Konsole 9 aufreißen
kann, wodurch ein weiterer Energieverzehr stattfindet. Es kann zudem
ein Verriegelungsbolzen 18 (5) vorgesehen
sein, der aus dem Halteteil 5 ausgefahren werden kann und
dann in eine Ausnehmung 43 im an der Konsole 9 befestigten
Schenkel der Biegelasche 14 ragt. Zur Verschiebung des
Halteteils 5 gegenüber
der Konsole 9 muss in diesem Fall die Biegelasche 14 vom
ausgefahrenen Verriegelungsbolzen 18 aufgerissen werden.
Die Verschiebung des Halteteils 5 gegenüber der Konsole 9 erfordert
daher bei ausgefahrenem Verriegelungsbolzen 18 eine höhere Kraft
als bei zurückgezogenem
Verrieglungsbolzen. Die Einstellung des Kraftniveaus kann insbesondere
in Abhängigkeit davon
erfolgen, ob der Fahrer angegurtet ist. Wenn dies nicht der Fall
ist, so wird das höhere
Kraftniveau eingestellt. Die Verstellung des Verriegelungsbolzens 18 kann
beispielsweise im Crash-Fall durch pyrotechnische Mittel erfolgen.
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Denkbar
und möglich
wäre es
auch, dass die Biegelasche 14 entfällt und die Energieverzehrung nur über die
in den Klemmführungen 13 geführten Klemmschuhen 12 erfolgt.
Auch könnte
die Energieverzehrung im Wesentlichen nur über eine oder mehrere Biegelaschen
erfolgen.
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Im
Stellteil 3 und im Halteteil 5 sind sich kreuzende
Langlöcher
angeordnet, die vom Spannbolzen 21 der Feststellvorrichtung 4 durchsetzt
werden, sodass die Verstellung des Stellteils 3 gegenüber dem Halteteil 5 in
den beiden Stellrichtungen (Längsverstellung
und Höhen- bzw. Neigungsverstellung)
ermöglicht
wird. Im Stellteil 3 ist ein dieses durchsetzendes in achsialer
Richtung der Lenksäule
bzw. Lenkspindel verlaufendes Langloch 19 vorhanden, von
dem in 1 nur ein randseitiger Abschnitt sichtbar ist.
In den Seitenwangen 6, 7 des Halteteils 5 ist jeweils
ein in Richtung der Höhenverstellung
verlaufendes Langloch 20 vorhanden. Weiters ist am der Fahrzeugfront
zugewandten Ende des Stellteils 3 ein in achsialer Richtung
der Lenksäule
bzw. Lenkspindel verlaufendes Langloch 22 vorhanden, welches von
einem am Halteteil 5 angebrachten Bolzen durchsetzt wird,
der die Schwenkachse für
die Höhen-
bzw. Neigungsverstellung der Lenksäule bildet.
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Die
Feststellvorrichtung 4 umfasst den bereits erwähnten Spannbolzen 21,
der im gezeigten Ausführungsbeispiel
beim Öffnen
und Schließen
der Feststellvorrichtung in seiner achsialen Richtung verstellt
wird. Hierzu ist in herkömmlicher
Weise eine Spannplatte 23 vorhanden (vgl. z. B. 6),
die von einem Spannhebel 24 um die Längsachse 25 des Spannbolzens 21 verschwenkbar
ist. Die Spannplatte 23 ist auf dem Spannbolzen 21 angeordnet
oder einstückig
mit diesem ausgebildet. Die Spannplatte 23 weist beispielsweise
einen Spannnocken 26 auf, der mit einer Schrägfläche einer
Gegendruckplatte 27 zusammenwirkt. Bei der Verschwenkung
des Spannhebels 24 von seiner Stellung im geöffneten Zustand
der Feststellvorrichtung in Richtung seiner Schließstellung
wird Spannplatte 23 von der Gegendruckplatte 27 weggedrückt, wodurch
der Spannbolzen 21 in seiner achsialen Richtung verstellt
wird. Hierbei wird ein auf der dem Spannhebel 24 gegenüberliegenden
Seite des Stellteils 3 auf dem Spannbolzen 21 angeordnetes
und von der auf den Spannbolzen 21 endseitig auf geschraubten
Mutter 44 abgestütztes
Feststellelement 28 in Form eines Spannbackens gegen die
Kraft einer in den Fig. nicht sichtbaren Feder in Richtung zur Seitenwange 7 des
Halteteils 5 gezogen. Hierdurch werden Verzahnungen 45 des
Feststellelements 28 (vgl. 7 und 9) mit
Verzahnungen 29 der Seitenwange 6 in Eingriff gebracht,
wodurch eine formschlüssige
Verriegelung der Höhenverstellung
erreicht wird. Weiters werden Reibflächen der Seitenwangen 6, 7 an
die Seitenflächen 46 des
Stellteils 3 angedrückt,
wodurch eine reibschlüssige
Verriegelung der Längsverstellung
der Lenksäule
erreicht wird.
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An
der Gegendruckplatte 27 könnten ebenfalls Verzahnungen
angeordnet sein, die im geschlossenen Zustand der Feststellvorrichtung
in Verzahnungen an der Seitenwange 7 eingreifen und im geöffneten
Zustand der Feststellvorrichtung von diesen durch die Kraft einer
Feder abgehoben sind.
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Feststellvorrichtungen,
bei welchen der Spannbolzen beim Öffnen und Schließen in achsialen
Richtung verstellt wird, sind in unterschiedlichen Ausführungsformen
bekannt. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte und beschriebene
Ausbildung der Feststellvorrichtung eingeschränkt. Beispielsweise könnte auch
die Feststellung der Längsverstellung der
Lenksäule
formschlüssig
durch ineinander eingreifende Verzahnungen erfolgen.
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Die
Ausbildung der Feststellvorrichtung könnte hierbei beispielsweise
der eingangs genannten
EP
0 836 981 B1 entsprechen. Auch könnten zur Feststellung der
Höhen-
bzw. Neigungsverstellung und/oder der achsialen Verstellung der
Lenksäule
als Feststellelemente nach Art einer Lamellenkupplung miteinander
verklemmbare Lamellen vorgesehen sein. Die Ausbildung könnte hierbei
beispielsweise entsprechend der eingangs genannten
EP 0 802 104 B1 sein.
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Auch
der Mechanismus zur manuellen oder motorischen achsialen Verstellung
des Spannbolzens beim Öffnen
und Schließen
kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Beispielsweise könnten an
der Spannplatte anstelle von Spannnocken Spannrollen angeordnet
sein.
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Bei
den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen
wird der Spannbolzen 21 beim Öffnen und Schließen der
Feststellvorrichtung achsial verschoben und nimmt bei seiner achsialen
Verschiebung das Feststellelement 28 mit, wobei das Feststellelement 28 mit
einem weiteren Feststellelement in Eingriff gelangt, welches hier
von den Verzahnungen 29 der Seitenwange 6 gebildet
wird. Die Erfindung lässt sich
auch bei Feststellvorrichtungen einsetzen, bei denen der Spannbolzen
nicht achsial verschieblich angeordnet ist und Feststellelemente
unabhängig vom
Spannbolzen verschiebbar angeordnet sind. Insbesondere kann die
Fest stellvorrichtung auch elektrisch oder hydraulisch ansteuerbare
Feststellelemente aufweisen, deren Verschiebung nicht unbedingt
in Richtung der Achse eines Spannbolzens erfolgen muss. Auch kann
der Spannbolzen nur als Verschiebeachse für entsprechende Feststellelemente,
beispielsweise einen Spannbacken dienen. Dabei kann der Spannbolzen
auch mehrteilig ausgebildet sein und beidseitig auf der von der
Lenkspindel 1 abgewandten Seite des Stellteils 3 angeordnet sein.
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Um
im Crash-Fall eine zusätzliche
Haltekraft gegen eine Längsverstellung
der Lenksäule
aufzubringen, ist eine Crash-Blockiereinrichtung vorhanden, die
einen Klemmkeil 30 umfasst. Dieser ist an einem aus einem
elastisch biegbaren Material, vorzugsweise Federstahl, ausgebildeten
Tragarm 31 angebracht. Der Tragarm besitzt einen ersten
Befestigungsabschnitt 32, einen Verbindungsabschnitt 33 und
einen zweiten Befestigungsabschnitt 34, an dem der Klemmkeil 30 befestigt
ist, vorzugsweise verstemmt, vernietet oder angeschweißt ist (vgl.
insbesondere 13). Der erste Befestigungsabschnitt 32 weist
eine Bohrung 35 auf, mit welcher der Tragarm 31 auf
den Spannbolzen 21 aufgesteckt ist, wobei er an der von
der Lenkspindel 1 abgewandten Seite des Feststellelements 28 angeordnet
ist und beispielsweise an diesem angeschweißt oder durch Führungsvorsprünge um die
Längsachse 25 des
Spannbolzens 21 unverdrehbar mit diesem verbunden ist. Der
Tragarm 31 wird somit bei einer achsialen Verstellung des
Feststellelements 28 beim Öffnen und Schließen der
Feststellvorrichtung ebenfalls in Richtung der Längsachse 25 des Spannbolzens 21 verschoben.
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Auch
andere Befestigungen des Tragarms 31 an beim Öffnen und
Schließen
der Feststellvorrichtung sich bewegenden Teilen der Feststellvorrichtung
sind für
den Tragarm 31 denkbar und möglich. So könnte beispielsweise der Tragarm 31 zwischen zwei
endseitig auf den Spannbolzen 21 aufgeschraubten Muttern
eingesetzt sein oder stirnseitig auf einen Kopf des Spannbolzens
aufgeschweißt sein.
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Im
geschlossenen Zustand der Feststellvorrichtung ist der Klemmkeil 30 mit
einer Kontaktfläche 36 an
einer Anlagefläche 37 des
Stellteils 3 angelegt, wie dies insbesondere aus den 6 und 10 ersichtlich
ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind an der Kontaktfläche 36 des
Klemmkeils 30 und an der Anlagefläche 37 des Stellteils 3 Verzahnungen 38, 39 angeordnet,
die im an die Anlagefläche 37 angelegten
Zustand des Klemmkeils 30 miteinander in Eingriff sind.
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Da
im gezeigten Ausführungsbeispiel
der Tragarm 31 unverschwenkbar mit dem Spannbacken 28 verbunden
ist und dieser aufgrund einer in das Langloch 20 in der
Seitenwange 6 eingreifenden Führungsnase 40 unverschwenkbar
gegenüber
der Seitenwange 6 ist und das Stellteil 3 bei
einer Höhen- bzw.
Neigungsverstellung gegenüber
dem Halteteil 5 ver schwenkt wird, sind die Kämme der
Verzahnungen 38, 39 kreisbogenförmig um
die Schwenkachse des Stellteils 3, um die das Stellteil 3 bei
seiner Höhenverstellung
verschwenkt wird, gekrümmt.
Die Breite der Verzahnung 39 ist hierbei so groß, dass
die Verzahnung 38 bei allen Schwenkstellungen des Stellteils 3 mit
dieser in Eingriff ist.
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Auch
denkbar und möglich
wäre es,
den Tragarm 31 unverschwenkbar gegenüber dem Stellteil 3 zu
führen,
sodass er bei einer Höhen-
bzw. Neigungsverstellung der Lenksäule gegenüber dem Spannbolzen 21 und
dem Spannbacken 28 verschwenkt wird. Der Tragarm 31 wird
aber bei einer achsialen Verschiebung des Spannbolzens 21 und des
Klemmbackens 28 auch bei dieser Ausbildung nach wie vor
in die achsiale Richtung mitgenommen.
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Weiters
ist es allerdings auch denkbar und möglich, den Tragarm 31 so
zu führen,
dass er während
der Verstellung eine Bewegung sowohl gegenüber dem Halteteil 5 als
auch dem Stellteil 3 ausführt, deren Bereich insoweit
durch entsprechende Maßnahmen,
wie Anschlagführungen,
eingeschränkt wird,
dass ein sicherer Eingriff der Verzahnung 38 des Klemmkeils 30 und
der Verzahnung 39 der Anlagefläche 37 beim Schließen der
Feststellvorrichtung gewährleistet
bleibt. In sehr einfacher Weise kann der Klemmkeil 30 durch
eine Fläche
der Seitenwange 6 des Halteteils 5 geführt sein.
Hier kann die lenkradseitige Stirnfläche der Seitenwange als Führungsfläche dienen
(9).
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Im
geöffneten
Zustand der Feststellvorrichtung ist die Kontaktfläche 36 des
Klemmkeils 30 von der Anlagefläche 37 des Stellteils 3 abgehoben,
wie dies insbesondere aus den 7 und 9 ersichtlich
ist. Wird die Feststellvorrichtung geschlossen, so wird der Spannbolzen 21 achsial
verstellt, wobei der Spannbacken 28 in Richtung zur Seitenwange 6 gezogen
wird und mit seinen Verzahnungen 45 mit den Verzahnungen 29 der
Seitenwange 6 in Eingriff gebracht wird. Bei dieser Verschiebung
des Spannbackens 28 wird der Tragarm 31 und mit
ihm der Klemmkeil 30 entsprechend verschoben, sodass die Verzahnung 38 des
Klemmkeils 30 mit der Verzahnung 39 an der Anlagefläche 37 in
Eingriff gebracht wird, wie dies aus 10 ersichtlich
ist.
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Reicht
nunmehr im Crash-Fall die Haltekraft der Feststellvorrichtung nicht
aus, um eine Längsverstellung
der Lenksäule
zu verhindern, wobei durch den Aufprall des Fahrers auf das Lenkrad
oder durch die Auslösung
des Airbags eine Verschiebung des Stellteils 3 in Richtung
zur Fahrzeugfront einsetzt, so wird der Klemmkeil 30 bei
dieser beginnenden Verschiebung durch den Eingriff der Verzahnungen 38, 39 mit
dem Stellteil 3 mitgenommen und mit seiner zwischen der
von der Kontaktfläche 36 gebildeten ersten
Keilfläche
und der schräg
auf diese zulaufenden zweiten Keilfläche 41 ausgebildeten
Keilspitze in einen zum lenkradseitigen Ende 2 hin offenen
Spalt 42 zwischen dem Stellteil 3 und der Seitenwange 6 des Halteteils 5 eingeschoben
und nach einer kurzen, durch die Konstruktion festlegbaren, Verschiebestrecke
von vorzugsweise weniger als 5 mm in diesem verkeilt, sodass eine
weitere Verschiebung des Stellteils 3 gegenüber dem
Halteteil 5 blockiert wird. Je nach Winkel zwischen der
ersten Keilfläche
und der zweiten Keilfläche 41 kann
es sich hierbei um eine eher formschlüssige (größerer Winkel) oder eher reibschlüssige (kleinerer
Winkel) Kraftübertragung
handeln.
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In
einer alternativen Ausführungsform
ist vorgesehen, durch die Verkeilung des Klemmkeils 30 eine
geweisse Bewegung des Stellteils 3 gegenüber dem
Halteteil 5 unter Aufzehrung einer durch die Konstruktion
vorbestimmten Energiebmenge zuzulassen. Dabei erfolgen entsprechende
Verformungen im Stellteil 3 und/oder im Halteteil 5.
Dadurch kann eine weitere Stufe für mehrstufig wirkende Crash-Systeme
ausgebildet sein, d. h. die Energieaufzehrung erfolgt in mehreren
Stufen bzw. an mehreren verschiedenen Bauteilen.
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Die
Lenksäule
nach dem Crash mit dem im Spalt 42 verkeilten Klemmkeil 30 ist
in den 3, 8 und 11 dargestellt.
Es ist in den 3 und 8 auch die
Verschiebung des Halteteils 5 gegenüber der Konsole 9 ersichtlich,
wobei zwei ineinander teleskopierbare Abschnitte 47, 48 (vgl. 1)
der Lenkspindel 1 zusammengeschoben sind. 12 zeigt
eine etwas modifizierte Darstellung der Situation nach dem Crash.
Das Stellteil 3 ist hier in Richtung einer Vergrößerung des
Spalts 42 verformt, und zwar aufgrund der Stärke des
Aufpralls und/oder aufgrund der verformbaren Ausbildung des Stellteils 3 im
Bereich seiner Anlagefläche 37.
Die Verformung ist in 12 übertrieben dargestellt.
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Anstelle
von Verzahnungen könnten
auch andere formschlüssige
Verbindungen zwischen der Kontaktfläche 36 des Klemmkeils 30 und
der Anlagefläche 37 des
Stellteils 3 vorgesehen sein. Die Kontaktfläche 36 und
die Anlagefläche 37 können hierbei unterschiedliche
Profilierungen aufweisen, die einen ausreichenden Formschluss zur
Mitnahme des Klemmkeils 30 im Crash-Fall gewährleisten.
Insbesondere können
auch Profilierungen Verwendung finden, die sich als walztechnisch
oder umformtechnsich gut in die Seitenfläche 46 des Stellteils 3 einbringen
lassen. Es könnte
sich dabei sogar auch um ausgestanzte Löcher handeln.
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Anstelle
der formschlüssigen
Verbindung zwischen dem Klemmkeil 30 und der Anlagefläche 37 des
Stellteils 3 oder zusätzlich
hierzu wäre
es auch denkbar und möglich,
eine reibschlüssige
Verbindung zwischen der Kontaktfläche 36 des Klemmkeils 30 und
der Anlagefläche 37 des
Stellteils 3 im geschlossenen Zustand der Feststellvorrichtung
auszubilden, indem der Klemmkeil 30 im geschlossenen Zustand
der Feststellvorrichtung an die Anlagefläche 37 des Stellteils 3 angedrückt wird.
Es wären
hierzu an der Kontaktfläche 36 und
an der Anlagefläche 37 Materialien
mit einer ausreichenden gegenseitigen Reibung sowie eine aus reichende
Andruckkraft vorzusehen, sodass der Klemmkeil 30 bei der
beginnenden Verschiebung des Stellteils 3 im Crash-Fall
von diesem mitgenommen wird.
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Bei
der Mitnahme des Klemmkeils 30 im Crash-Fall vom Stellteil 3 kommt
es bei der bevorzugten elastischen Ausbildung des Tragarms 31 zu
einer elastischen Verbiegung des Tragarms (auch eine plastische
Verformung des Tragarms ist statt dessen denkbar und möglich).
Durch die Elastizität
des Tragarms können
auch eine ausreichende Anpresskraft der Kontaktfläche 36 an
die Anlagefläche 37 im
geschlossenen Zustand der Feststellvorrichtung 4 aufgebracht
werden und Toleranzen aufgenommen werden. Durch die Elastizität des Tragarms 31 kann
weiters die Feststellvorrichtung 4 auch dann mit nur geringfügig erhöhtem Kraftaufwand
geschlossen werden, wenn eine sogenannte Zahn-auf-Zahn-Stellung zwischen
den Verzahnungen 38, 39 vorliegt, d. h. die Spitzen
ihrer Zähne
aneinander anliegen. Zum vollständigen
Eingriff zwischen den Verzahnungen 38, 39 kommt
es dann im Crash-Fall bei der beginnenden Verschiebung des Stellteils 3.
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Um
ein Eingreifen der Verzahnungen 38 und 39 stets
zu gewährleisten
könnte,
an der Seitenwange 6 auch eine Anlagefläche vorgesehen sein, welche
den Tragarm 31 kurz vor dem vollständigen Absenken des Klemmkeils 30,
z. B. bei einem Abstand der Kontaktfläche 36 des Klemmkeils 30 zur
Anlagefläche 37 des
Halteteils 3 von dem 0,5-fachen bis 0,9-fachen der Verzahnungstiefe
der Verzahnungen 38 und 39 zueinander, in Richtung
des lenkradseitigen Endes 2 der Lenkspindel drückt. Die
Länge dieser
Bewegung kann beispielsweise auf das 1,5-fache der Zahnbreiten der
Verzahnungen 38 und 39 begrenzt bleiben. Auch
durch die Federwirkung des Tragarms kann eine solche Verschiebung
beim Schließen
der Feststellvorrichtung erfolgen, durch welche eine Zahn-auf-Zahn-Stellung
verhindert wird.
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Um
einen formschlüssigen
Eingriff zu gewährleisten,
könnten
auch zwei Klemmkeile 30 an den beiden Seitenwangen 6 und 7 vorgesehen
sein, wobei die Zahneingriffe durch entsprechende Auslegung der
jeweiligen Paare von Verzahnungen 38 und 39 jeweils
um einen halben Zahnabstand versetzt zueinander angeordnet sind.
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Der
von der Anlagefläche 37 abgehobene Zustand
des Klemmkeils 30 bei geöffneter Feststellvorrichtung 4 kann
auch als "passive
Stellung" des Klemmkeils
bezeichnet werden. Der bei geschlossener Feststellvorrichtung an
der Anlagefläche 37 anliegende
Zustand des Klemmkeils 30 kann als "Bereitschaftsstellung" bezeichnet werden
und der im Crash-Fall im Spalt 42 verkeilte Zustand des
Klemmkeils 30 kann als "aktive
Stellung" des Klemmkeils 30 bezeichnet
werden.
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Vorzugsweise
ist der Klemmkeil 30 im Crash-Fall weggesteuert, wobei
er durch die Verschiebung des Stellteils 3 mitgenommen
wird und von seiner Bereitschaftsstellung in seine aktive Stellung
gebracht wird.
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten der Erfindung
wird die Lenksäule
im Crash-Fall vom Klemmkeil gegen jede Verstellung blockiert, also
sowohl in Richtung der achsialen Verstellung als auch in Richtung
der Höhen-
bzw. Neigungsverstellung. Nach dem Verkeilen des Klemmkeils 30 sind
das Halteteil 5 und das Stellteil 3 ausreichend
fest miteinander fixiert.
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Weiters
sind auch Ausführungsvarianten denkbar
und möglich,
bei welchen die Verkeilung eines bei der achsialen Verstellung der
Lenksäule
mitgenommenen Klemmkeils 30 die Höhen- und/oder Neigungsverstellung
nicht oder nicht ausreichend blockieren kann. Eine Blockierung der
Höhen- und/oder
Neigungsverstellung kann in diesem Fall durch weitere Maßnahmen
sichergestellt werden, beispielsweise wie im Folgenden beschrieben.
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Bei
einer erfindungsgemäßen Lenksäule könnte zusätzlich zur
Blockierung der Längsverstellung
der Lenksäule
durch den Klemmkeil im Crash-Fall oder anstelle von dieser Blockierung
der Längsverstellung
auch eine Blockierung der Höhenverstellung
(bzw. Neigungsverstellung) im Crash-Fall durch einen zusätzlichen
oder anders angeordneten Klemmkeil erfolgen. Auch die Höhenverstellung
der Lenksäule
soll sich im Crash-Fall durch beim Crash auf die Lenksäule einwirkende
Kräfte
möglichst
nicht verstellen. Um beispielsweise eine Verstellung des Stellteils 3 nach
oben zu blockieren, könnte
ein nach unten offenen Spalt zwischen dem Stellteil 3 und
dem Halteteil 5 vorgesehen werden, in welchen der Klemmkeil
im Crash-Fall einfährt
und verkeilt. Der Klemmkeil ist hierbei wiederum über einen
Tragarm mit dem Spannbolzen oder einem mit diesem achsial mitbewegten
Teil verbunden und im geschlossenen Zustand der Feststellvorrichtung
an das Stellteil 3 angelegt und wird bei der beginnenden
Verschiebung des Stellteils 3 im Crash-Fall von diesem
mitgenommen wird und in den Spalt eingefahren. In analoger Weise
könnte
eine Verstellung des Stellteils 3 nach unten im Crash-Fall
blockiert werden.
-
In
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung könnte
die Lenksäule
beispielsweise auch ein die Lenkspindel drehbar lagerndes Mantelrohr aufweisen,
welches in Längsrichtung
der Lenksäule verschiebbar
in einer Führungsschiene
gelagert ist, die ihrerseits verschwenkbar an einem mit dem Chassis
verbundenen Montageteil angebracht ist (wie auch in der eingangs
genannten
US 6,581,965 B2 beschrieben).
Wenn eine Crash-Blockiereinrichtung für die Längsverstellung dieser Lenksäule bereitgestellt
werden soll, so wäre
das Mantelrohr als das Stellteil und die Führungsschiene als das Halteteil
im Sinne der Erfindung Erfindung anzusehen. Wenn eine Blockiereinrichtung
für die
Höhenverstellung
bereitgestellt werden soll, so wäre
die Führungsschiene
als das Stellteil und das Montageteil als das Halteteil im Sinne
der Erfindung anzusehen.
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- 1
- Lenkspindel
- 2
- lenkradseitiges
Ende
- 3
- Stellteil
- 4
- Feststellvorrichtung
- 5
- Halteteil
- 6
- Seitenwange
- 7
- Seitenwange
- 8
- Verbindungsschenkel
- 9
- Konsole
- 10
- Chassis
- 11
- Schraube
- 12
- Klemmschuh
- 13
- Klemmführung
- 14
- Biegelasche
- 15
- Befestigungsbolzen
- 16
- Befestigungsbolzen
- 17
- Einkerbung
- 18
- Verriegelungsbolzen
- 19
- Langloch
- 20
- Langloch
- 21
- Spannbolzen
- 22
- Langloch
- 23
- Spannplatte
- 24
- Spannhebel
- 25
- Längsachse
- 26
- Spannnocken
- 27
- Gegendruckplatte
- 28
- Feststellelement
- 29
- Verzahnung
- 30
- Klemmkeil
- 31
- Tragarm
- 32
- erster
Befestigungsabschnitt
- 33
- Verbindungsabschnitt
- 34
- zweiter
Befestigungsabschnitt
- 35
- Bohrung
- 36
- Kontaktfläche
- 37
- Anlagefläche
- 38
- Verzahnung
- 39
- Verzahnung
- 40
- Führungsnase
- 41
- zweite
Keilfläche
- 42
- Spalt
- 43
- Ausnehmung
- 44
- Mutter
- 45
- Verzahnung
- 46
- Seitenfläche
- 47
- Abschnitt
- 48
- Abschnitt