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Die
Erfindung betrifft eine Lenksäulenanordnung
für ein
Kraftfahrzeug, gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Lenksäulenanordnung
der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie umfassen eine fahrzeugfest
anordenbare Konsole und eine, über
einen Konsolenschlitten mit der Konsole verbundene Lenksäule. Der
Konsolenschlitten ist mittels eines Gleitführungssystems linear verschiebbar
an der Konsole gelagert. Das Gleitführungssystem weist leistenförmige, in
einem Abstand parallel zueinander verlaufende erste Führungselemente
auf, an denen am Konsolenschlitten weite Führungselemente vollflächig anliegen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Lenksäulenanordnung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und
bei der der Widerstand gegen eine Relativbewegung zwischen Konsolenschlitten
und Konsole bei Überschreitung
vorbestimmter, mittels Arretierungsmittel aufgebrachter Haltekräfte, nur
gering ist.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird eine Lenksäulenanordnung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen, die sich dadurch
auszeichnet, dass zwischen Konsole und Konsolenschlitten Linienberührung besteht.
Aufgrund dieser Ausgestaltung sind die Haftreibungskräfte zwischen
den Führungselementen
nur vernachlässigbar
klein, so dass sie bei der Einstellung der Haltekräfte zwischen
den Konsole und Konsolenschlitten praktisch nicht berücksichtigt
werden müssen.
Dadurch ist eine präzise
Einstellung der Crashkraft möglich.
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Bei
einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Lenksäulenanordnung
ist vorgesehen, dass mittels der Arretierungsmittel ein Reibschluss
zwischen den Führungselementen
realisierbar ist. Die Klemmkraft, mit welcher das erste Führungselement
in einem Normalzustand gegen das zweite Führungselement verklemmt ist
beziehungsweise umgekehrt, wird durch eine am ersten oder am zweiten
Führungselement
angeordnete Justiereinrichtung erzeugt und ist mittels der Justiereinrichtung einstellbar.
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Um
Unfallfolgen für
einen Fahrer des Kraftfahrzeugs abzumildern, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Lenksäule
beim Überschreiten
einer vorbestimmten Crashkraft parallel zur Lenksäulenlängsmittelachse
verstellbar gelagert ist. Dies bedeutet, dass die Lenksäule im Normalzustand,
das heißt im
Betriebszustand, unverschieblich an der Konsole gelagert ist und
auch Missbrauchskräfte
bis zu einer bestimmten Größe ohne
Verformung aufnimmt. Bei einem Verkehrsunfall treten jedoch deutlich
höhere Kräfte auf,
so dass es in diesem Fall sinnvoll ist, die Lenksäule nachgiebig,
das heißt
zusammenschiebbar, auszugestalten und dadurch Verletzungen des Fahrers
zu vermeiden beziehungsweise zu reduzieren.
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Von
besonderem Vorteil ist dabei, dass die Crashkraft auf individuelle
Anforderungen flexibel anpassbar ist. Dies wird dadurch erreicht,
dass über
die Justiereinrichtung eine bestimmte einstellbare Klemmkraft auf
das erste Führungselement
ausgeübt wird,
welches sich mit dieser Klemmkraft gegen das zweite Führungselement
stemmt. Die Wirkung der Klemmkraft ist dabei orthogonal zur Führungsrichtung
und damit orthogonal zu einer in Führungsrichtung wirkenden Haftreibungskraft,
welche überwunden
werden muss, um die Lenkwelle zu verschieben. Eine Größe des Reibschlusses
ist dabei proportional zur Größe der Klemmkraft,
wodurch die Crashkraft, welche ihrerseits proportional zur Größe der Klemmkraft
ist, individuell auf spezifische Anforderungen des Fahrers, beispielsweise
Größe und Gewicht,
eingestellt werden kann. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die
Klemmkraft auf das zweite Führungselement
aufgebracht wird, das gegenüber
dem ersten Führungselement
gedrängt/gedrückt wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Lenksäulenanordnung
kann das erste Führungselement
im Profil eine prismatische Führungsnase aufweisen,
welche in eine komplementäre
Aufnahme am zweiten Führungselement
eingreift. Dies bietet den Vorteil, dass das erste Führungselement
und damit die Lenksäule
passgenau und spielfrei am zweiten Element beziehungsweise der Konsole
geführt wird
und dadurch eine hohe Qualität
der Lenksäulenanordnung
erreicht werden kann. Darüber
hinaus bietet diese Ausführungsform
die Möglichkeit,
herstellungsbedingte Fertigungstoleranzen auszugleichen und dadurch
eine gleich bleibend hohe Qualität der
Führungseinrichtung
zu gewährleisten.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben
sich aus Kombinationen der aus der Unteransprüchen, der Beschreibung sowie
der Zeichnung hervorgehenden Merkmale. Dabei können die in die in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Lenksäulenanordnung
für Kraftfahrzeuge,
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2 einen
Ausschnitt der Lenksäulenanordnung
im Verbindungsbereich zwischen einer Konsole und einem Konsolenschlitten
gemäß einer
ersten Ausführungsform,
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3 einen
Ausschnitt der Lenksäulenanordnung
im Verbindungsbereich zwischen der Konsole und dem Konsolenschlitten
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
und
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4 in
perspektivischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel eines Gleitführungssystems
der Lenksäulenanordnung.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer zusammenschiebbaren
Lenksäulenanordnung 1 für ein Kraftfahrzeug, die
eine Konsole 2 aufweist, welche an einer nicht dargestellten
Fahrzeugaufbaustruktur des Kraftfahrzeugs befestigbar ist. Die Lenksäulenanordnung 1 weist
weiterhin einen über
ein Gleitführungssystem 7 an
der Konsole 2 verschiebbar gelagerten Konsolenschlitten 3 auf,
an dem eine Lenksäule
mit einem Mantelrohr sowie einer in dem Mantelrohr drehbar gelagerten
Lenkspindel 4 vorgesehen ist. Die Lenkspindel 4 dient
der Aufnahme einer nicht dargestellten Lenkhandhabe, insbesondere
eines Lenkrades, und einer Übertragung
einer von einem Fahrer in das Lenkrad eingebrachten Drehbewegung
auf ein Lenkgetriebe. Die Lenksäulenanordnung 1 kann
als Baugruppe vorgefertigt und in der in 1 dargestellten Form
komplett in das Kraftfahrzeug eingebaut werden.
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Die
Konsole 2, der Konsolenschlitten 3 sowie das Gleitführungssystem 7 sind überwiegend
aus Metall, beispielsweise aus Blechformteilen, gebildet, können jedoch
aber auch Teile aus Kunststoff zur Gewichtsreduzierung aufweisen.
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Um
einen Aufprall eines Fahrers auf die nicht dargestellte Lenkhandhabe
und damit auf die starre Lenkspindel 4 abzumildern, ist
diese bei Überschreiten
einer vorbestimmten Crashkraft parallel zur Lenksäulenlängsmittelachse 5 über das
Gleitführungssystem 7 bezüglich der
Konsole 2 linear verstellbar gelagert. Die vorbestimmte
Crashkraft kann dabei -vorzugsweise über das Gleitführungssystem 7 und/oder alternativ
mittels mindestens eines separaten, an sich bekannten Crashelements-
individuell auf unterschiedliche Anforderungen angepasst werden.
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Das
Gleitführungssystem 7 weist
miteinander zusammenwirkende, erste und zweite Führungselemente 9 und 11 auf,
von denen das erste Führungselement 9 fest
an der Konsole 2 und das zweite Führungselement 11 lagefest
an der Lenkspindel 4 beziehungsweise dem Konsolenschlitten 3 angeordnet
sind.
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Die
Lenksäulenanordnung 1 umfasst
ferner in den Figuren nicht dargestellte Arretierungsmittel, die
zur Klemmfestlegung des Konsolenschlittens 3 an der Konsole 2 dienen.
Der mittels der Arretierungsmittel realisierbare Reibschluss zwischen
Konsolenschlitten 3 und Konsole 2, das heißt also
die wirkenden Reibkräfte,
sind einstellbar, so dass eine Relativbewegung des Konsolenschlittens 3 erst
ab einer bestimmten Kraft, die im Crashfall beispielsweise über die
Lenkhandhabe, die Lenkspindel, das Mantelrohr sowie die Arretierungsmittel
in den Konsolenschlitten 3 eingeleitet werden, möglich ist. Überschreitet
die Kraft nun ein vorbestimmtes Maß, werden die Arretierungsmittel
zwischen Konsolenschlitten 3 und Konsole 2 gelöst beziehungsweise
deren Funktion aufgehoben, was zur Folge hat, dass nun eine Bewegung
des Konsolenschlittens 3 relativ zur Konsole 2 ermöglicht wird.
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Beim
Aufbringen von im normalen Fahrbetrieb üblicher Weise auftretenden
Kräften
durch den Fahrer auf die Lenkspindel 4 kann diese nicht
bezüglich
der Konsole 2 verschoben werden. Eine Verschiebung der
Lenkspindel 4 bezüglich
der Konsole 2 ist darüber
hinaus bis zu vordefinierten Missbrauchskräften ebenfalls nicht möglich. Erst
im Crashfall, das heißt
beim Überschreiten
der vorbestimmten Crashkraft, lässt
das Gleitführungssystem 7 eine Verstellung
der Lenkspindel 4 entlang der Lenksäulenachse 5 bezüglich der
Konsole 2 zu.
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Da
unterschiedliche Anforderungen, beispielsweise ein unterschiedliches
Gewicht der Fahrer, eine unterschiedliche Größe der vorbestimmten Crashkraft
erfordern können,
ist es besonders vorteilhaft, dass diese mit Hilfe der Arretierungsmittel
oder gegebenenfalls anderer Systeme voreinstellbar ist.
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Im
Folgenden wird anhand der 2 bis 4 jeweils
ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des
Gleitführungssystems
näher erläutert.
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2 zeigt
einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels des Gleitführungssystems 7, nämlich erste
und zweite Führungselemente 9 und 11,
die bei diesem Ausführungsbeispiel
einstückig mit
der Konsole 2 beziehungsweise mit dem Konsolenschlitten 3 ausgebildet
sind. Hierdurch kann die Anzahl der erforderlichen Teile für die Lenksäulenanordnung 1 und
somit deren Kosten reduziert werden. Alternativ kann eines der Führungselemente
oder beide Führungselemente
als separate Bauteile ausbildet sein, die in geeigneter Weise mit
der Konsole beziehungsweise dem Konsolenschlitten verbunden sind.
Diese Ausführungsvariante
ermöglicht
die Verwendung spezieller, insbesondere für Gleitführungen geeigneter Materialien
beziehungsweise Materialpaarungen.
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Die
Richtung der Längserstreckung
der Führungselemente 9 und 11 verläuft senkrecht
zur Bildebene der 2 und parallel zur Längsmittelachse 5 der
Lenksäule.
Entlang dieser Bewegungsachse ist eine Relativbewegung zwischen
den Führungselementen 9 und 11 und
somit zwischen Konsole 2 und Konsolenschlitten 3 möglich. Das
erste Führungselement 9 ist
leistenförmig
ausgebildet und erstreckt sich parallel zur Bewegungsrichtung des
Konsolenschlittens 3. Das erste Führungselement 9 ist
hier -im Querschnitt gesehenhalbkugelförmig ausgebildet, wobei die
gekrümmte
Außenfläche 13 des
Führungselements 9 eine
der Trag- und Gleitflächen
des Gleitführungssystems 7 bildet.
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Das
zweite Führungselement 11 ist
von einer parallel zur Bewegungsrichtung des Konsolenschlittens 3 verlaufenden,
zu einer Seitenfläche 15 des Konsolenschlittens 3 hin
randoffenen Ausnehmung 17 gebildet, die im Wesentlichen
Vförmig
ausbildet ist. Die V-förmige
Ausnehmung 17 ist -im Querschnitt gesehen- als Pyramidenstumpf
ausgebildet, wobei die Begrenzungsflächen der Ausnehmung 17 weitere Trag-
und Gleitflächen 19 und 21 des
Gleitführungssystems 7 bilden.
Der Öffnungswinkel
der Gleitflächen 19, 21 beträgt hier
in etwa 90°.
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Wie
in 2 ersichtlich, greift im zusammengebauten Zustand
der Lenksäulenanordnung 1 das erste
Führungselement 9 in
die Ausnehmung 17 ein. Hierdurch ist eine Führung in
der Art einer Nut-Feder-Verbindung gebildet. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anpassung
der Führungselemente 9 und 11 in
Form und Größe aneinander,
ist zwischen diesen und somit zwischen der Konsole 2 und
dem Konsolenschlitten 3 eine Linienberührung realisiert, welche an
sich eine praktisch kraftlose Verschiebung des Konsolenschlittens 3 auf
der Konsole 2 ermöglicht. Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 sind
zwei Berührungslinie
vorgesehen, die mit den Bezugsziffern 23 und 25 gekennzeichnet
sind. Die beiden senkrecht zur Bildebene der 2 verlaufenden
Berührungslinien 23 und 25 befinden
sich auf gegenüberliegenden
Seiten einer Mittelachse 27 der Ausnehmung 17,
die mit der Mittelachse 29 des ersten Führungselements 9 zusammenfällt.
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Bei
einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Lenksäulenanordnung 1 ist
vorgesehen, dass das nasenbeziehungsweise feder- beziehungsweise
leistenförmige
Führungselement 9 sich
entlang des gesamten Verschiebewegs des Konsolenschlittens 3 erstreckt
und vorzugsweise durchgängig
ausgebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die das zweite
Führungselement 11 bildende
Ausnehmung 17 sich entlang des gesamten Verschiebeweges
erstreckt, so dass bei dieser Ausführungsform das leistenförmige erste
Führungselement 9 sich
entsprechend nur über
eine Teilstrecke des Verschiebeweges hinweg erstreckt.
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Es
wird ohne weiteres deutlich, dass zur Realisierung mindestens einer
Linienberührung
zwischen der Konsole 2 und dem Konsolenschlitten 3 mittels
der ersten und zweiten Führungselemente 9 und 11 des
Gleitführungssystems 7 ohne
weiteres auch andere Formen für
die Ausnehmung 17 und das leisten- oder nasenförmige erste
Führungselement 9 möglich sind.
Beispielsweise kann das erste Führungselement 9 bei
unverändertem
zweiten Führungselement 11 die
Form einer Kugel beziehungsweise eines Kugelabschnitts aufweisen.
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Um
eine verbesserte Führung
des Konsolenschlittens 3 an der Konsole 2 bei
gleichzeitig geringer Reibung zu realisieren, können auch mehr als nur ein
nasen- oder leistenförmiges
erstes Führungselement 9 vorgesehen
sein, nämlich
beispielsweise zwei derartiger Führungselemente,
welche in Verschieberichtung des Konsolenschlittens 3 gesehen
in einem Abstand hintereinander angeordnet sind.
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Zur
Realisierung einer Linienberührung
zwischen Konsole 2 und Konsolenschlitten 3 mittels
des Gleitführungssystems 7 ist
es alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
ohne weiteres auch möglich,
dass die das zweite Führungselement 11 bildende
Ausnehmung 17 an der Konsole 2 und das in die
Ausnehmung 17 hineinragende erste Führungselement 9 am
Konsolenschlitten 3 vorgesehen beziehungsweise ausgebildet
sind.
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Bei
einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Lenksäulenanordnung 1 ist
vorgesehen, dass das Gleitführungssystem 7 mindestens zwei
erste und zweite Führungselementepaarungen aufweist,
wie sie vorstehend anhand der 2 beispielhaft
beschrieben sind, die auf gegenüberliegenden
Seiten des Konsolenschlittens 3 vorgesehen sind. In 1 sind
auf gegenüberliegenden
Seiten einer den Konsolenschlitten 3 aufnehmenden Aussparung
in der Konsole 2 leistenförmige erste Führungselement 9 erkennbar.
Entsprechend weist auch der Konsolenschlitten 3 entsprechende
Ausnehmungen 17 zur Aufnahme der leistenförmigen Führungselemente 9 unter
Ausbildung mindestens einer Berührungslinie
auf.
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3 zeigt
in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des Gleitführungssystems 7.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass
insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Zu erkennen ist, dass auf gegenüberliegenden Seiten
des Konsolenschlittens 3 jeweils ein leistenförmiges,
im Querschnitt die Form eines Halbkreises aufweisendes zweites Führungselement 11 ausgebildet
ist, das mit jeweils einem an der Konsole 2 vorgesehenen
ersten Führungselement 9,
welches hier von einer Gleitfläche 31 gebildet
ist, in Linienberührung
steht. Ein Unterschied gegenüber
dem anhand der 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel
besteht darin, dass zwischen den ersten und zweiten Führungselementen 9, 11 jeweils
nur eine Berührungslinie 25 besteht,
während
bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 2 je
Führungselementepaarung
jeweils zwei Berührungslinien 23, 25 realisiert
sind. Die ersten Führungselemente 9 sind
hier also als eine Art Auf/Traglager ausgebildet.
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4 zeigt
in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsvariante des Gleitführungssystems 7,
bei dem das an der Konsole 2 vorgesehene erste Führungselement 9 leistenförmig ausgebildet
ist und im Querschnitt die Form eines Dreiecks aufweist, während das
zweite Führungselement 11 von
einer Flachseite des auf das erste Führungselement 9 aufgesetzten
Konsolenschlittens 3 gebildet ist. Aufgrund dieser Ausgestaltung
ist zwischen den Führungselementen 9 und 11 nur
eine Berührungslinie 25 realisiert.
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Aus
allem wird deutlich, dass zur Realisierung eines Gleitführungssystems 7 für die Lenksäulenanordnung 1,
bei der zwischen der Konsole 2 und dem Konsolenschlitten 3 kein
vollflächiger
Kontakt, wie bei den bekannte Lenksäulenanordnungen, sondern lediglich
Linienberührung
besteht, eine Vielzahl von Möglichkeiten
der Ausgestaltung der ersten und zweiten Führungselemente 9 und 11 gegeben
sind und nicht auf die anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele
begrenzt ist.
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Das
erfindungsgemäße Gleitführungssystem 7 ist
im Zusammenhang mit allen Lenksäulenanordnungen,
welche eine über
einen Konsolenschlitten linear verschiebbar mit der Konsole verbundene
Lenksäule
aufweisen, einsetzbar. Dabei kann die Lenksäule auch in ihrer Neigung und
Länge veränderbar sein.
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Die
oben genannten Arretierungsmittel zur Klemmfestlegung des Konsolenschlittens 3 in
gewünschter
Relativposition gegenüber
der Konsole 2 können
beispielsweise so ausgebildet sein, dass im Normalzustand das erste
Führungselement 9 gegen das
zweite Führungselement 11 gedrückt/gedrängt wird,
wodurch ein in Führungsrichtung,
das heißt
im Wesentlichen in Richtung der Lenksäulenlängsmittelsachse 5 wirkender
Reibschluss realisiert ist. Zur Einstellung des Reibschlusses kann
beispielsweise der Abstand zwischen auf gegenüberliegenden Seiten des Konsolenschlittens 3 vorgesehenen
ersten oder zweiten Führungselementen 9 beziehungsweise 11 entsprechend
verändert
werden, so dass die in den Berührlinien 23, 25 wirkenden
Andrückkräfte auf
ein gewünschtes
Maß eingestellt
werden. Hierzu sind die am Konsolenschlitten 3 vorgesehenen ersten
oder zweiten Führungselemente
relativ zueinander verstellbar.
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Zusammenfassend
bleibt festzuhalten, dass allen Ausführungsbeispielen der Lenksäulenanordnung 1 gemeinsam
ist, dass zwischen Konsole und Konsolenschlitten kein vollflächiger Anlagekontakt besteht,
wie bei den bekannten Lenksäulenanordnungen,
sondern nur Linienberührung,
so dass die Haftreibungskräften
entsprechend gering sind und damit praktisch keinen Einfluss auf
die Höhe
der Crashkraft haben.