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Die
Erfindung betrifft ein Mantelrohrsystem für eine längsverstellbare Lenksäule eines
Kraftwagens der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen
Art.
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Ein
derartiges Mantelrohrsystem ist beispielsweise bereits aus der Mercedes-Benz
A-Klasse (Baureihe W169) als bekannt zu entnehmen, bei der ein eine
Lenkspindel der Lenksäule
lagerndes Innenelement in Form eines inneren Mantelrohres teleskopartig
innerhalb eines als weiteres Mantelrohr ausgebildeten äußeren Mantelelements
aufgenommen ist. Nach Lösen
eines Klemm- beziehungsweise Feststellmechanismus ist das Innenelement
gegenüber
dem äußeren Mantelelement
verschiebbar, damit das Lenkrad der Lenksäule in der vom Fahrer erwünschten
Position angeordnet werden kann. Die axiale Nachgiebigkeit der vom
Innenelement gelagerten Lenkspindel wird dabei durch ein Kreuzgelenk erreicht,
welches – in
Fahrzeuglängsrichtung
betrachtet – in
einem Abstand vor dem Mantelrohrsystem angeordnet ist.
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Um
fertigungsbedingte Bauteiletoleranzen und ein theoretisch vorhandenes
Spiel zwischen dem Innenelement und dem dieses außenumfangsseitig umgebenden
Mantelelement reduzieren beziehungsweise eliminieren zu können, sind
sogenannte Spielfreimachungselemente in Form von Schellen, Schrauben
oder Kunststoffeinspritzungen zwischen dem Innenelement und dem äußeren Mantelelement vorgesehen.
Durch diese Spielfreimachungselemente wird somit erreicht, dass
das Innenelement zumindest weitestgehend spielfrei innerhalb des äußeren Mantelelements
angeordnet beziehungsweise innerhalb diesem zu verschieben ist.
Allerdings ist klar, dass diese Spielfreimachungselemente einen
erhöhten
Fertigungs- und Montageaufwand mit sich führen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Mantelrohrsystem für eine längsverstellbare
Lenksäule
eines Kraftwagens der eingangs genannten Art zu schaffen, welches
fertigungs- und montagetechnisch einfacher herzustellen ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Mantelrohrsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und
nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um
das Mantelrohrsystem fertigungstechnisch einfacher herstellen zu
können,
ist es erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Distanzmittel durch Verformungen des äußeren Mantelelements und/oder
des Innenelements gebildet sind. Mit anderen Worten ist es also
erfindungsgemäß vorgesehen, das äußere Mantelelement
und/oder das Innenelement vorzugsweise lokal derart zu verformen,
dass ein aufgrund von Fertigungstoleranzen existierendes Spiel zwischen
dem Innenelement und dem äußeren Mantelelement
reduziert beziehungsweise eliminiert ist. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen
Verformungen ist es somit möglich,
die aus dem Stand der Technik bekannten Spielfreimachungselemente wie
beispielsweise Schellen, Schrauben oder Kunststoffeinspritzungen
zwischen dem Innenelement und dem äußeren Mantelelement entfallen
zu lassen. Dies ergibt nicht nur eine Reduzierung der Einzelteile des
Mantelrohrsystems, sondern auch eine deutliche Vereinfachung von
dessen Zusammenbau.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Mantelrohrsystems besteht
darin, dass in ihren Abmessungen relativ ungenaue äußere Mantelelemente
beziehungsweise Innenelemente eingesetzt werden können, welche
dann auf einfache Weise durch eine entsprechende Verformung derart
aufeinander angepasst werden können,
dass ein Spiel zwischen den teleskopartig zusammenwirkenden Bauteilen
reduziert beziehungsweise vollständig
eliminiert werden kann.
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In
besonders vorteilhafter Weise lassen sich die Verformungen über gebräuchliche
Umformprozesse von außen
her in das äußere Mantelelement einbringen.
Gleichfalls ist es jedoch auch denkbar, die Verformungen zusätzlich oder
alternativ in das Innenelement einzubringen. Dies könnte beispielsweise
mittels einer Innenhochdruckumformung des Innenelements erfolgen,
falls dieses als Hohlprofil beziehungsweise als Rohr ausgebildet
ist.
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Ein
weiterer großer
Vorteil der erfindungsgemäß in das äußere Mantelelement
und/oder das Innenelement eingebrachten Verformungen besteht darin,
dass durch diese eine Verstellkraft zur gegenseitigen Längsverstellung
des Mantelelements und des Innenelements einstellbar ist. Mit anderen
Worten kann durch die Form, Anzahl, Umformtiefe oder dergleichen
auf einfache Weise das äußere Mantelelement
und/oder das Innenelement so verformt werden, dass sich eine optimale
Verstellkraft zur gegenseitigen Längsverstellung des Mantelelements
und des Innenelements ergibt. Es ist ersichtlich, dass eine derartige
Einstellung der Verstellkraft äußerst einfach
und effektiv durch die Wahl geeigneter Verformungen erfolgen kann.
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Als
weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Verformungen des äußeren Mantelelements
und/oder des Innenelements als lokale plastische Verformungen ausgebildet
sind. Derartige lokale plastische Verformungen können auf besonders einfache
Weise in das Mantelelement und/oder das Innenelement eingebracht
werden. Darüber
hinaus kann durch die Anzahl und Verteilung der lokalen plastischen
Verformungen die Verstellkraft zur gegenseitigen Längsverstellung
des Mantelelements und des Innenelements auf einfache Weise eingestellt
werden.
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Besonders
einfach lassen sich dabei lokale plastische Verformungen in Gestalt
von Eindrückungen,
Einprägungen,
Einstanzungen oder dergleichen in das äußere Mantelelement und/oder
das Innenelement in einem äußerst prozesssicheren
Umformverfahren einbringen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft
gezeigt, wenn jeweils eine radial verteilte Anordnung einer Mehrzahl
der lokalen plastischen Verformungen vorgesehen ist, welche auf
einer axialen Höhe
am Umfang des äußeren Mantelelements
und/oder des Innenelements angeordnet sind. Mit einer derartigen
verteilten Anordnung der lokalen plastischen Verformungen lässt sich
nicht nur auf einfache Weise ein fertigungsbedingtes Spiel zwischen
dem äußeren Mantelelement
und dem Innenelement reduzieren beziehungsweise eliminieren, sondern
auch die Verstellkraft zur teleskopartigen Verstellung der beiden
Bauteile einstellen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich ein äußeres Mantelrohr
als Mantelelement insbesondere dadurch aus, dass beispielsweise
die plastischen Verformungen äußerst einfach
in dieses eingebracht werden können.
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Als
weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zwischen dem Innenelement
und dem äußeren Mantelelement
eine Gleitbuchse angeordnet ist. Durch eine derartige Gleitbuchse
lässt sich
eine besonders leichtgängige
teleskopartige Verstellung des äußeren Mantelelements
und des Innenelements gegeneinander realisieren. In einer besonders
bevorzugten Ausführungsform
ist die Gleitbuchse dabei dem äußeren Mantelelement
zugeordnet und an diesem gehalten. Als im Rahmen der Erfindung mit
umfasst ist es jedoch zu betrachten, dass die Gleitbuchse selbstverständlich auch
am Innenelement festgelegt sein könnte. Werden die Verformungen
beispielsweise in das äußere Mantelelement
eingebracht, so wird die diesem zugeordnete Gleitbuchse entsprechend
gegen das Innenelement gedrückt
und hierdurch ein radiales Spiel zwischen dem Innenelement und dem äußeren Mantelelement
reduziert beziehungsweise eliminiert.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Innenelement als inneres
Mantelrohr ausgebildet, gegenüber
welchem eine Lenkspindel der Lenksäule zu lagern ist. Somit lässt sich
ein Mantelrohrsystem aus einem äußeren Mantelelement
beziehungsweise Mantelrohr und einem inneren Mantelrohr schaffen,
durch welches auf einfache Weise eine längsverstellbare Lenksäule realisiert
werden kann. Die bei der Längsverstellung
der Lenksäule
erforderliche Nachgiebigkeit der Lenkspindel kann dabei beispielsweise
mittels wenigstens eines Kreuzgelenks erreicht werden, durch welches
die Lenkspindel in gelenkig miteinander verbundene Lenkspindelteile verbunden
ist und welches – in
Fahrzeuglängsrichtung
betrachtet – in
einem Abstand vor dem Mantelrohrsystem angeordnet ist.
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Schließlich hat
es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Innenseite des Mantelelements
und/oder eine Außenseite
des Innenelements mit einer Beschichtung versehen ist. Diese Beschichtung
kann vorzugsweise alternativ oder aber zusätzlich zu der Gleitbuchse vorgesehen
werden, welche zwischen dem Innenelement und dem äußeren Mantelelement angeordnet
ist. Demgemäß dient
die Beschichtung der Innenseite des Mantelelements und/oder der
Außenseite
des Innenelements dazu, eine leichtgängige teleskopartige Verstellung
des äußeren Mantelelements
und des Innenelements gegeneinander zu ermöglichen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine
schematische Perspektivansicht auf ein Mantelrohrsystem für eine längsverstellbare Lenksäule eines
Kraftwagens mit einem als inneres Mantelrohr ausgebildeten Innenelement,
welches zur Längsverstellung
der Lenksäule
teleskopartig gegenüber
einem als äußeres Mantelrohr
ausgebildeten äußeren Mantelelement
zu verschieben und zur Lagerung einer gestrichelt angedeuteten Lenkspindel ausgebildet
ist, wobei das äußere Mantelrohr
mit Distanzmitteln in Form von lokalen plastischen Verformungen
versehen ist, durch welche ein radiales Spiel zwischen dem inneren
Mantelrohr und dem äußeren Mantelrohr
zu reduzieren beziehungsweise eliminieren ist;
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2 eine
schematische und leicht vergrößerte Schnittansicht
durch das Mantelrohrsystem entlang der Linie II-II in 1;
und in
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3 eine
ausschnittsweise Perspektivansicht auf das Mantelrohrsystem gemäß 1,
wobei das äußere Mantelrohr
mit alternativ ausgebildeten lokalen plastischen Verformungen versehen
ist.
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In 1 ist
in einer schematischen Perspektivansicht ein Mantelrohrsystem für eine längsverstellbare
Lenksäule
eines Kraftwagens ausschnittsweise dargestellt. Das Mantelrohrsystem
umfasst als wesentliche Bauteile ein äußeres Mantelelement 10 in
Form eines äußeren Mantelrohres,
welches vorliegend einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt aufweist
und beispielsweise aus einer Stahl- oder Aluminiumlegierung hergestellt
ist. Das äußere Mantelelement 10 kann
dabei beispielsweise über
einen Crashschlitten beziehungsweise Konsolenschlitten mit einer
die Lenksäule
tragenden, karosseriefest angeordneten Konsole verbunden sein. Zur
Höheneinstellung
kann das äußere Mantelelement 10 in üblicher
Weise mit dem Crashschlitten beziehungsweise Konsolenschlitten – um eine
in Fahrzeugquerrichtung verlaufende Schwenkachse gelagert – verbunden und über eine
Klemmeinrichtung festlegbar sein.
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Zur
Längsverstellung
der Lenksäule
ist in das äußere Mantelelement 10 ein
Innenelement 12 des Mantelrohrsystems teleskopartig einschiebbar beziehungsweise
ausziehbar, welches vorliegend als inneres Mantelrohr ausgebildet
ist. Das im vorliegenden Fall ebenfalls im Querschnitt kreisrunde
innere Mantelrohr beziehungsweise Innenelement 12 ist ebenfalls
aus einer Stahl- oder Aluminiumlegierung hergestellt und dient zur
Lagerung einer schematisch und gestrichelt angedeuteten Lenkspindel 14 der Lenksäule.
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Wie
insbesondere in Zusammenschau mit 2 erkennbar
ist, in welcher das Mantelrohrsystem gemäß 1 in einer
schematischen und vergrößerten Schnittansicht
entlang der Linie II-II in 1 dargestellt
ist, wird erkennbar, dass zwischen dem äußeren Mantelelement 10 und
dem Innenelement 12 eine Gleitbuchse 16 vorgesehen
ist, welche beispielsweise aus einer Metalllegierung oder aus Kunststoff
hergestellt sein kann. Die Gleitbuchse 16 ist dabei vorliegend
dem äußeren Mantelelement 10 zugeordnet
beziehungsweise gegenüber
diesem ortsfest gehalten. Mit anderen Worten ist das Innenelement 12 gegenüber der
Baueinheit – bestehend aus
dem äußeren Mantelelement 10 und
der Gleitbuchse 16 – axial
beziehungsweise teleskopartig zu verschieben. Die Gleitbuchse 16 kann
sich dabei über
die gesamte Länge
des äußeren Mantelelements 10 erstrecken.
Gleichfalls wäre
es natürlich auch
denkbar, dass eine Mehrzahl von Gleitbuchsen 16 verwendet
wird, wobei sich jede einzelne Gleitbuchse 16 dann lediglich über einen
Längenabschnitt des äußeren Mantelelements 10 erstreckt.
Ebenfalls denkbar ist eine mehrteilige Gleitbuchse 16,
beispielsweise bestehend aus zwei Halbschalen beziehungsweise aus
mehreren Teilschalen.
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Das äußere Mantelelement 10 sowie
das Innenelement 12 sind vorzugsweise über eine Klemmeinrichtung in
ihrer Position zueinander festgelegt. Zur Längsverstellung der Lenksäule beziehungsweise
zur teleskopartigen Verstellung des Innenelements 12 gegenüber dem äußeren Mantelelement 10 ist
dann die Klemmeinrichtung zu lösen.
Nachdem der Fahrer das Lenkrad beziehungsweise die Lenksäule in die
von ihm erwünschte
längsverstellte
Position gebracht hat, kann dann das äußere Mantelelement 10 sowie
das Innenelement 12 wieder mittels der nicht dargestellten
Klemmeinrichtung gegeneinander verspannt werden. Also im Rahmen
der Erfindung mit umfasst ist es jedoch zu betrachten, dass das äußere Mantelelement 10 und
das Innenelement 12 auch über jede andere gängige Einrichtung
gegeneinander festgelegt beziehungsweise gelöst werden können.
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Um
ein durch Fertigungstoleranzen bedingtes radiales Spiel zwischen
dem Innenelement 12 und dem äußeren Mantelelement 10 zu
reduzieren beziehungsweise zu eliminieren, sind eine Mehrzahl von
Distanzmittel in Gestalt von Verformungen 18 vorgesehen,
welche vorliegend an der Außenumfangsseite 20 des äußeren Mantelelements 10 eingebracht
worden sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Verformungen 18 als
lokale plastische Verformungen ausgebildet, welche beispielsweise
in einem Umformverfahrensschritt in das äußere Mantelelement 10 eingebracht
worden sind. Die Verformungen 18 können dabei beispielsweise als Eindrückungen,
Einprägungen,
Einstanzungen oder dergleichen ausgebildet sein. Gleichfalls wäre es natürlich auch
denkbar, das äußere Mantelrohr 10 über einen
größeren, erheblichen
Wandbereich plastisch zu verformen. Insbesondere aus 2 ist
erkennbar, dass die am äußeren Mantelelement 10 gehaltene Gleitbuchse 16 durch
die Verformungen 18 gleichmäßig und radial nach innen an
das Innenelement 12 gedrückt ist.
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Dabei
sind die Verformungen 18 in ihrer Dimensionierung, Gestalt
und Eindrücktiefe
derart eingebracht worden, dass eine Verstellkraft zur gegenseitigen
Längsverstellung
des Mantelelements 10 und des Innenelements 12 einen
vorbestimmten Wert einnimmt. Dementsprechend wird durch die lokalen
Verformungen 18 nicht nur ein radiales Spiel zwischen dem
Innenelement 12 und dem äußeren Mantelelement 10 reduziert
beziehungsweise eliminiert, sondern auch die Verstellkraft eingestellt,
mit welcher – bei
gelöster
Klemmeinrichtung – das
Innenelement 12 entlang dem Pfeil 22 teleskopartig
gegenüber
dem äußeren Mantelelement 10 zu
verschieben ist.
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Es
ist klar, dass die Verformungen anstelle im äußeren Mantelelement 10 auch
in das Innenelement 12 eingebracht werden könnten. Insbesondere wäre es hier
denkbar, die Verformungen 18 mittels eines Innenhochdruckumformverfahrens
derart in das Innenelement 12 einzubringen, dass die Verformungen 18 erhaben
beziehungsweise radial von dessen Außenumfangsseite 24 abstehen.
Gleichfalls wäre es
natürlich
denkbar, sowohl das äußere Mantelelement 10 wie
auch das Innenelement 12 mit Verformungen 18,
beispielsweise lokalen plastischen Verformungen zu versehen. Ebenfalls
wäre es
denkbar, anstelle der Gleitbuchse 16 an einer Innenseite 26 des
Mantelelements 10 und/oder an der Außenseite 24 des Innenelements 12 eine
vorzugsweise harte, dünne
und gleitfähige
Beschichtung – beispielsweise in
Form von Bornitrid – vorzusehen.
Dabei wären
natürlich
auch Kombinationen der Beschichtung und der Gleitbuchse 16 denkbar.
Durch die Gleitbuchse 16 beziehungsweise durch eine entsprechende
Beschichtung der Innenseite 26 des äußeren Mantelelements 10 beziehungsweise
der Außenseite 24 des Innenelements 12 wird
eine noch leichtgängigere Längsverstellung
des Innenelements 12 gegenüber dem äußeren Mantelelement 10 ermöglicht.
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Aus 1 ist
darüber
hinaus erkennbar, dass die lokalen plastischen Verformungen 18 auf
jeweils 2 gemeinsamen axialen Höhen
am Außenumfang
des äußeren Mantelelements 10 verteilt
angeordnet sind. Gleichfalls wäre
es natürlich
denkbar, die Verformungen 18 in anderen Mustern am Mantelelement 10 beziehungsweise
am Innenelement 12 vorzusehen.
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Die
Verformungen 18 werden vorliegend in das äußere Mantelelement 10 eingebracht,
nachdem das Mantelrohrsystem – bestehend
im Wesentlichen aus dem äußeren Mantelelement 10,
dem Innenelement 12 und der Gleitbuchse 16 – zusammengebaut worden
ist. Hierdurch wird die Gleitbuchse 16 auf optimale Weise
gegen das Innenelement 12 gedrückt. Gleichfalls wäre es jedoch
auch denkbar, die Verformungen 18 vor dem Zusammenbau des
Mantelrohrsystems in das äußere Mantelelement 10 beziehungsweise
das Innenelement 12 einzubringen.
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In 3 sind
schließlich
in einer ausschnittsweisen und perspektivischen Darstellung des
Mantelrohrsystems mehrere Verformungen 18 dargestellt,
welche gegenüber
den Verformungen gemäß 1 alternativ
ausgebildet sind. Im vorliegenden Fall sind aus dem äußeren Mantelelement 10 schlitzförmige Ausnehmungen 28 ausgespart,
zwischen denen Laschen 30 verbleiben. Durch eine entsprechende
Krafteinwirkung – wie
durch die beiden Pfeile 32, 34 dargestellt – lassen
sich die einzelnen Laschen im Querschnitt dreieckförmig radial
nach innen biegen, so dass sich im Wesentlichen dreieckige Einprägungen ergeben.
Alternativ zu den beiden vorliegend gezeigten Verformungen wären natürlich auch kugelförmige Eindrückungen,
Einprägungen,
Einstanzungen oder dergleichen denkbar.
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Insgesamt
ist somit ersichtlich, dass durch die Verformungen 18 des äußeren Mantelelements 10 auf
einfache Weise ein radiales Spiel zwischen dem Innenelement 12 und
dem äußeren Mantelelement 10 ausgeglichen
werden kann, so dass das Innenelement 12 im Wesentlichen
radial spielfrei in dem äußeren Mantelelement 10 aufgenommen
ist. Darüber
hinaus ist durch die Verformungen 18 auf einfache Weise
die Verstellkraft einstellbar, mit der das Innenelement 12 – bei entsprechend
gelöster Klemmeinrichtung – teleskopartig
ausgezogen beziehungsweise eingezogen werden kann.