DE102006040318B3

DE102006040318B3 - Verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006040318B3
Application number: DE200610040318
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Heiml
Original assignee: ThyssenKrupp Presta AG
Current assignee: ThyssenKrupp Presta AG
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2026-08-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine verstellbare Lenksäule (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Lenkspindel (2), die um ihre Achse (5) drehbar in einem Stellteil (4) gelagert ist, ein Halteteil (3) und eine Fixiereinrichtung (6), in deren geöffnetem Zustand das Stellteil (4) gegenüber dem Halteteil (3) zur Einstellung der Position der Lenksäule (1) durch eine Verschwenkung des Stellteils (4) gegenüber dem Halteteil (3) um eine Schwenkachse (7) in eine erste Verstellrichtung (22) und durch eine Verschiebung des Stellteils (4) gegenüber dem Halteteil (3) in eine zweite Verstellrichtung (23) verstellbar ist und in deren geschlossenem Zustand das Stellteil (4) von der Fixiereinrichtung (6) gegenüber dem Halteteil (3) festgestellt ist. Erfindungsgemäß sind zur Ausbildung der Schwenkachse (7) zwei Kugeln (10) vorgesehen, durch deren Mittelpunkte die Schwenkachse (7) verläuft. Die Lenksäule (1) weist zwei fest am Stellteil (4) angeordnete Stellteil-Laufbahnen (8), die erste und zweite Laufflächen(12, 13) umfassen, und zwei fest am Halteteil (3) angeordnete Halteteil-Laufbahnen (9) auf, die erste und zweite Laufflächen (14, 15) umfassen, wobei die Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen (8, 9) Längserstreckungen aufweisen, die zumindest annähernd parallel zur zweiten Verstellrichtung (23) und senkrecht zur Schwenkachse (7) sind, und die beiden Kugeln (10) sich jeweils an mindestens drei Laufflächen (12, 13, 14, 15) abstützen und entlang der Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen (8, 9) ...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine verstellbare Lenksäule für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
Verstellbare Lenksäulen umfassen ein Halteteil, das fest mit der Karosserie verbunden ist und ein Stellteil, das die Lenkspindel drehbar lagert und gegenüber dem Halteteil bei Bedarf verstellt werden kann, um die Position des Lenkrades an die Position des Fahrers anzupassen. Dazu ist eine Fixiereinrichtung vorgesehen, in deren fixiertem Zustand das Stellteil gegenüber dem Halteteil unverschieblich ist und in deren gelöstem Zustand das Stellteil gegenüber dem Halteteil verschoben werden kann. Die Verstellbarkeit kann dabei nur in eine Verstellrichtung, bei welcher das Stellteil gegenüber dem Halteteil um eine Schwenkachse verschwenkt wird, insbesondere in der Höhe, oder nur in der Länge aber auch in beide genannte Verstellrichtungen ermöglicht sein. Grundsätzlich soll die Verstellung der Lenksäule mit möglichst wenig Kraftaufwand und in einer genau mechanischen Führung durch den Fahrer durchführbar sein.
Die mechanische Führung wird bevorzugt an den beiden Enden des Stellteils realisiert, wobei eine der Führungen häufig in die Fixiereinrichtung integriert ist.
Als Fixiereinrichtungen stehen dem Fachmann eine Vielzahl bekannter Systeme zur Auswahl. Diese sind allgemein bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.
Stand der Technik
Aus der EP1445169B1 ist eine verstellbare Lenksäule bekannt, bei der die Lenksäule mit einem Feststellsystem gegenüber einer karosseriefesten Trägereinheit, einem Halteteil, in einer verriegelten Position nicht verstellbar und in einer entriegelten Position verstellbar angeordnet ist. Ein von einer Lenkgehäuseeinheit gebildetes Stellteil, das häufig auch Manteleinheit oder Führungskasten genannt wird, ist dabei gegenüber einem karosseriefesten Halteteil (= Trägereinheit) in seinem dem Fahrer zugewandten Ende in einer Fixiereinrichtung geführt und an seinem vom Fahrer abgewandten Seite in einer Verstellachse verstellbar geführt. Gemäss der EP1445169B1 erfolgt diese Führung des Stellteils gegenüber dem Halteteil in einer Verstellachse, die als Schwenkachse verdrehbar und gleichzeitig entlang seitlicher Gleitflächen verschiebbar ausgebildet ist. Die Schwenkachse wird durch das Zusammenwirken von Gelenkelementen, zweier karosseriefester Führungsbahnen und einer festen Drehachsen in der Lenkgehäuseeinheit gebildet. Durch eine spezielle Ausbildung der mehrteiligen Gelenkelemente wird eine spielfreie leichtgängige Verschiebbarkeit des Stellteils gegenüber dem Halteteil erreicht. Die Gelenkelemente umfassen vorgespannte Verstellglieder, eine Axialfeder und Axialanschlag. Die der EP1445169 offenbarte Anordnung besitzt jedoch eine Vielzahl von Einzelteilen und die Gewährleistung geringer Spiele bedingt eine grosse Verstellkraft.
Eine verstellbare Lenksäule der eingangs genannten Art geht es der DE 1 97 37 034 A1 hervor. Bei dieser Lenksäule ist am Halteteil eine Feder angebracht, welche die Halteteil-Laufbahnen aufweist. Durch diese Feder wird eine Vorspannung für die jeweilige Kugel bewirkt, so dass die Kugel stets beidseitig gehalten bleibt, also nicht klappern kann. Eine solche Konstruktion, bei der die Feder die Kugelbahn aufweist, ist jedoch aufwändig, da die Federstärke genau und über die gesamte Länge der Kugellaufbahn eingestellt werden muss. Bauteiltoleranzen des Gehäuses (= Halteteils) und/oder des Mantelrohrs (= Stellteils) so können so nur ungenügend ausgeglichen werden.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Führung für die Verstellung einer Lenksäule der eingangs genannten Art bereitzustellen, die einfach im Aufbau ist und aus vergleichsweise wenig Einzelkomponenten besteht. Dabei soll die Führung als Schwenkachse für eine Verstellung, bei welcher das Stellteil gegenüber dem Halteteil verschwenkt wird, und/oder als Verstellachse für eine Längsverschiebung der Lenksäule gegenüber der Karosserie dienen.
Gelöst wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2 bzw. Anspruchs 3. Die abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der verstellbaren Lenksäule.
Bei der Lenksäule der Erfindung wird durch zwei Kugeln eine Achse definiert, die als Führung während des Verschwenkens und/oder Verschiebens des Stellteils gegenüber dem Halteteil dient. Die beiden Kugeln, die auf gegenüberliegenden Seiten der Lenksäule angeordnet sind, stützen sich an Laufflächen von Laufbahnen ab, wobei jede Kugel sich gleichzeitig an einer Laufbahn am Halteteil und einer Laufbahn am Stellteil abstützt. Sind die Laufbahnen zumindest annähernd entlang einer Längs-Verstellrichtung ausgedehnt, können sich die Kugeln entlang dieser Laufbahn und damit dieser Längs-Verstellrichtung verschieben, bzw. vorzugsweise abrollen. Gleichzeitig ist an jedem Ort, an dem sich die Kugel befindet, eine Verschwenkung der Laufbahn des Stellteils gegenüber der Laufbahn des Halteteils um den Mittelpunkt der Kugel ermöglicht, und damit die Verstellung in einer weiteren Verstellrichtung. Damit können die Kugeln eine Schwenkachse bilden.
Erfindungsgemäß ist die Vorspannkraft, mit der die Kugeln auf die ihnen zugeordneten Laufflächen bzw. Auflageflächen angepresst sind, einstellbar. Hierzu ist ein Haltestift oder ein anderes Klemmmittel, das dem Aufklaffen der die nach innen gerichteten Laufflächen bzw. Auflageflächen tragenden Komponenten entgegenwirkt, vorgesehen.
Betreffend der Ausrichtung der Laufbahnen muss beachtet werden, dass je genauer die Laufbahnen sich entlang der Längs-Verstellrichtung erstrecken, desto leichter eine Verstellung in diese Längs-Verstellrichtung ermöglicht ist, da die Kugeln besonders gut abrollen können. Aufgrund der bevorzugten Möglichkeit eine Verschwenkung zwischen Stellteil und Halteteil kann aber diese Bedingung nicht für jede eingestellte Position erfüllt sein. In der bevorzugten Ausführungs form sind daher in einer Mittelstellung oder einer frei wählbaren Vorzugsstellung bezüglich der Verschwenkung des Stellteils gegenüber dem Halteteil die Laufbahnen genau parallel zur Längs-Verstellrichtung ausgerichtet, während für die anderen eingestellten Schwenkpositionen die Richtungen nicht genau parallel, sondern nur annähernd parallel, verlaufen.
Die maximale Abweichung der Laufbahnen von ihrer Ausrichtung parallel zur Längs-Verschieberichtung hängt insbesondere vom Schwenkwinkel ab, über welchen das Stellteil gegenüber dem Halteteil um die Schwenkachse verschwenkbar ist. Beispielsweise beträgt die maximale Abweichung von der Parallelen weniger als 20°. In der Praxis liegt diese maximale Abweichung üblicherweise unter einem Wert von 10°.
Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Lösung für verstellbare Lenksäulen angewendet werden, die nur in ihrer Höhe (durch Verschwenkung des Stellteils gegenüber dem Halteteil um die Schwenkachse) oder in ihrer Länge (durch Verschiebung des Stellteils gegenüber dem Halte teil in achsialer Richtung der Lenksäule) oder aber auch in beide Richtungen gleichzeitig verstellbar sind.
In besonders vorteilhafter Weise können die Laufbahnen in entsprechende Flächen am Halteteil und am Stellteil eingebracht werden. In alternativer Ausführung sind: Extra Haltekomponenten vorgesehen, die die Laufbahnen tragen und mit dem Stellteil bzw. dem Halteteil verbunden sind; Oder die Laufbahnen sind auf Haltekomponenten angebracht, die einteilig mit dem Stellteil bzw. Halteteil ausgebildet sind. Die Erfindung zielt dabei auf alle möglichen Kombinationen dieser Alternativen.
In einer bevorzugten Weiterentwicklung sind die Laufbahnen in die sie tragenden Haltekomponenten integriert ausgebildet, besonders bevorzugt sind auch die Laufflächen ebenfalls einteilig mit den Laufbahnen und den sie tragenden Haltekomponenten ausgebildet.
Die Haltekomponenten können in vorteilhafter Weise durch Blechumformung bzw. Blech-Biege-Stanzoperationen hergestellt sein. Insbesondere sind eingewalzte Rillen als Laufbahnen, bei denen die Seiten die Laufflächen bilden, von Vorteil. Es ist jedoch auch möglich die Laufbahnen durch ausgestanzte Langlöcher zu bilden, deren Ränder als Laufflächen ausgebildet sind.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand von Figuren in verschiedenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die 1 veranschaulicht eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenksäule mit Höhen und Längenverstellbarkeit.
2 zeigt die Lenksäule, die in 1 gezeigt ist, in einer anderen Ansicht.
3 zeigt die Lenksäule entsprechend der Ausführungsform von 1 in auseinandergezogener Darstellung.
4, 5 und 6 zeigen die Lenksäule entsprechend der 1 in verschiedenen Seitenansichten mit einem Schnitt zur Veranschaulichung einer Laufbahn für die Kugeln.
7 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenksäule.
In den 8, 9 und 10 sind drei verschiedene Einstellungen der erfindungsgemäßen verstellbaren Lenksäule schematisch veranschaulicht.
Die 11, 12, 13 und 14 zeigen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lenksäule in Schrägsicht.
Die 15 eine vergrößerte Darstellung der Auflageflächen.
Die verstellbare Lenksäule 1 für ein Kraftfahrzeug entsprechend 1-6 und 8-10 umfasst eine Lenkspindel 2, die um ihre Achse 5 drehbar in einem Stellteil 4 gelagert ist, welches häufig auch Manteleinheit oder Führungskasten genannt wird, ein Halteteil 3 und eine Fixiereinrichtung 6. In deren geöffnetem Zustand ist das Stellteil 4 gegenüber dem Halteteil 3 zur Einstellung der Position der Lenksäule 1 um eine Schwenkachse 7 entlang einer ersten Verstellrichtung 22 (diese Verstellrichtung 22 kann als Tangente an die bogenförmige Bahn des Stellteils 4 für die jeweilige momentane Schwenkstellung oder als angenäherte Gerade bezüglich einer Mittelstellung des Stellteils 4 angesehen werden) und entlang einer zweiten Verstellrichtung 23 (= Längs-Verstellrichtung) verstellbar. Im geschlossenen Zustand der Fixiereinrichtung 6 ist das Stellteil 4 von der Fixiereinrichtung 6 gegenüber dem Halteteil 3 festgestellt.
Die Fixiereinrichtung 6 wird gebildet durch eine Spannachse auf der eine Nockenscheibe und eine Keilscheibe aufgefädelt ist, die durch Verdrehen eines Spannhebels eine Verzahnung bzw. Reibflächen, die im Beispiel zwischen den Stellteil-Seitenwangen 16 des Stellteils 4 und den Halteteil-Seitenwangen 18 des Halteteils 3 gebildet sind, in Eingriff bringen. Die Spannachse durchgreift zwei paar Langlöcher 20, 21, die in den Stellteil-Seitenwangen 16 und den Halteteil-Seitenwangen 18 angeordnet sind, wobei die Langlöcher 21 im Halteteil 3 sich in der ersten Verstellrichtung 22 und die Langlöcher 20 im Stellteil 4 in der zweiten Verstellrichtung 23 (gerade oder um die Schwenkachse 7 kreisbogenförmig gekrümmt) erstrecken.
Die Stellteil- und Halteteil-Seitenwangen 16, 18 liegen parallel zur von der ersten und zweiten Verstellrichtung 22, 23 aufgespannten Ebene.
Für die Führung der Verstellung ist – zusätzlich zur Spannachse der Fixiereinrichtung 6 – eine weitere Führungsachse vorgesehen, die mit der Schwenkachse 7 zusammenfällt. Die Schwenkachse 7 ist senkrecht zur Lenkspindelachse 5 und senkrecht zur Lenkspindelebene 11 ausgerichtet, die von der ersten und zweiten Verstellrichtung 22, 23 aufgespannt wird und durch die Lenkspindelachse 5 verläuft. Die Führungsachse bzw. Schwenkachse 7 wird durch genau zwei Kugeln 10 gebildet. An den Stellteil-Seitenwangen 16 des Stellteils 4 sind erste Seitenwangen 17 angeordnet, die jeweils eine Stellteil-Laufbahn 8 mit von der Lenkspindelachse 5, bzw. von der Lenkspindelebene 11 weggerichteten Laufflächen 12, 13 aufweisen. An den Halteteil-Seitenwangen 18 des Halteteils 3 sind zweite Seitenwangen 19 angeordnet, die jeweils eine Halteteil-Laufbahn 9 mit zur Lenkspindelachse 5 bzw. zur Lenkspindelebene 11 hin gerichteten Laufflächen 14, 15 aufweist.
Je nach konstruktiven Gegebenheiten, können die ersten Seitenwangen 17 an den Stellteil-Seitenwangen 16 festgeschweißt oder anders befestigt sein. Es ist aber auch möglich, jeweils eine Stellteil-Seitenwange 16 einteilig mit der jeweils zugehörigen ersten Seitenwange 17 auszubilden. Analoges gilt für die Halteteil-Seitenwangen 18 mit den zugehörigen zweiten Seitenwangen 19.
Die Kugeln 10 sind zwischen den jeweiligen Laufflächen 12, 13, 14, 15, bevorzugt mit Vorspannung eingespannt. Wird das Stellteil 4 in der ersten Verstellrichtung 22 verstellt, verdrehen sich die Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen 8, 9 gegeneinander und sind dabei durch die Kugeln 10 in der Schwenkachse 7 geführt.
Die Laufflächen 12, 13, 14, 15 erstrecken sich annähernd parallel zur zweiten Verstellrichtung 23, so dass sich beim Verstellen des Stellteils 4 der Lenksäule 1 die Kugeln 10 entlang der Laufflächen 12, 13, 14, 15 verschieben, bzw. bevorzugt abrollen. Hierbei stützen sich die Kugeln 10 jeweils an mindestens drei Laufflächen 12, 13, 14, 15 ab. Ohne gegenseitige Verkantungen der Teile stützen sich die Kugeln 10 vorzugsweise jeweils an allen vier Laufflächen 12, 13, 14, 15 ab (vgl. 6).
Mit dieser Konstruktion ist eine gut geführte Verstellung mit geringer Reibkraft mit wenigen Einzelkomponenten dargestellt.
Vorzugsweise sind die Abweichungen der Längserstreckungen der Laufflächen 12, 13, 14, 15 gegenüber parallelen Ausrichtungen zur zweiten Verstellrichtung 23 – bei allen Einstellungen der Lenksäule – jeweils kleiner als 20°. Vorzugsweise erstrecken sich hierbei die Laufflächen 14, 15 des Halteteils 3 parallel zur zweiten Verstellrichtung 23. Die Längserstreckungen der Laufflächen 12, 13 des Stellteils 4 liegen bevorzugterweise in einer Mittelstellung der Verstellung in die erste Verstellrichtung 22 parallel zur zweiten Verstellrichtung 23.
Die vorgestellte Konstruktion bietet neben der Einfachheit und der geringen Anzahl Bauteile noch den Vorteil, dass die jeweilige Kugel 10 bei einer Verstellung des Stellteils 4 in die zweite Verstellrichtung 23 um einen bestimmten Weg nur den halben Weg entlang der Laufbahn zurücklegt. Dadurch kann im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem in Langlöchern ein Gleitstein verschoben wird, Bauraum gespart werden.
Zum Einführen der Kugel kann in einer vorteilhaften Weiterbildung in einer der Laufbahnen eine Einführöffnung 28 vorgesehen sein. Diese kann bei Bedarf nach der Montage verschlossen werden.
Die Laufflächen 12, 13 einer jeweiligen Stellteil-Laufbahn 8 stehen bevorzugterweise im Querschnitt gesehen V-förmig zueinander (vgl. 6), wodurch eine Vertiefung gebildet wird, in welche die jeweilige Kugel 10 ragt. Hierdurch kann eine jeweilige Kugel 10 in eine rechtwinklig zur zweiten Verstellrichtung 23 und rechtwinklig zur Schwenkachse 7 stehende Richtung unverschiebbar gehalten sein. In gleicher Weise sind bevorzugterweise auch die Laufflächen 14, 15 einer jeweiligen Halteteil-Laufbahn 9 ausgebildet, wobei die Vertiefungen der Stellteil- und Halteteil-Laufbahn 8, 9 gegeneinander gerichtet sind. Denkbar und möglich wäre es auch, nur entweder im Halteteil 3 oder Stellteil 4 solche vertiefte Laufbahnen vorzusehen. Anstelle einer im Querschnitt gesehen V-förmigen Ausbildung könnten die Stellteil- und/oder Halteteil-Laufbahnen 8, 9 auch Vertiefungen mit anderen Querschnitten aufweisen, beispielsweise mit kreisbogenförmigen Querschnitten. Denkbar und möglich wäre es auch, dass die Stellteil-Laufbahnen 8 und/oder Halteteil-Laufbahnen 9 durch in die zweite Verstellrichtung 23 ausgerichtete Langlöcher ausgebildet werden, in welche die Kugeln 10 jeweils teilweise ragen, wobei sie an den Rändern dieser Langlöcher anliegen, die in diesem Fall die Laufflächen für die Kugeln 10 bilden würden.
Die Lenkspindel umfasst eine dem Fahrer zugewandtes oberes Lenkspindelteil 2a, das das nicht dargestellte Lenkrad trägt, und ein vom Fahrer abgewandtes unteres Lenkspindelteil 2b, das über ein, nicht in den Figuren dargestelltes, Universalgelenk mit den übrigen Komponenten des Lenksystems verbunden ist. Die beiden Lenkspindelteile 2a, 2b sind bevorzugt zusammenschiebbar (teleskopierbar).
In den 8, 9 und 10 sind verschiedene Positionen der verstellbaren Lenksäule dargestellt. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind einige Komponenten des Klemmsystems entfernt worden, so dass die Spannachse sichtbar wird. Die 8 zeigt eine Lenksäule 1 mit einem voll gegenüber dem Halteteil 3 in die zweite Verstellrichtung 23 ausgezogenen Stellteil 4, wobei das Stellteil 4 am oberen Anschlag der Höhenverstellung anliegt. 9 zeigt eine Mittellage in Bezug auf beide Verstellrichtungen 22, 23. 10 veranschaulicht ein voll eingefahrenes Stellteil 4, dass am unteren Ende der Höhenverstellung positioniert ist.
Zur Erhöhung der Steifigkeit der Lenksäule können in das Halteteil 3 und/oder in das Stellteil 4 gefalzte Falzbereiche 32, Verstärkungsrippen, Verstärkungssicken 30 und/oder Verstärkungsstreben integriert sein. Durch derartige Massnahmen wird das Aufbiegen der die Laufbahnen 8, 9 tragenden Komponenten verhindert oder zumindest verringert. Gleichzeitig wird dadurch die Eigenfrequenz der Lenksäule wesentlich beeinflusst.
In der 7 ist eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, bei der die Laufbahnen 9 am Halteteil 3 auf einem zusätzlich mit dem Halteteil verbundenem Trägerprofil 25 angeordnet sind. Dieses Trägerprofil 25 kann wie dargestellt Verstärkungsstreben 31 aufweisen.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Vorspannkraft, mit der die Kugeln auf die Laufflächen gedrückt werden, bzw. das Spiel, das zwischen den Kugeln und den Laufflächen nach der Montage der Lenksäule 1 verbleibt, eingestellt werden. Diese Einstellung erfolgt dabei bevorzugt bei der Montage der Lenksäule, kann aber auch im Reparaturfall nachträglich ermöglicht sein. Hierzu wird ein Haltestift 26 (vgl. 11) oder auch ein anderes Klemmmittel eingesetzt, das dem Aufklaffen der, die nach innen gerichteten Laufflächen tragenden, Komponenten bzw. Seitenwangen 19 entgegenwirkt. Im einfachsten Fall ist der Haltestift 26 eine Spannschraube, die die Seitenwangen des Halteteils 3 in dafür vorgesehenen Aussparungen durchsetzt. Der Haltestift wird bevorzugt an einer der beiden Seitenwangen 19 befestigt, beispielsweise durch Schweissen oder durch einen Schraubenkopf, an dem die Seitenwange innen angepresst anliegt. Am anderen Ende des Haltestifts 26 ist bevorzugt ein Gewinde aufgebracht, auf das eine Haltemutter 27 geschraubt wird, an der die andere Seitenwange innen angepresst anliegt. Durch Drehen an der Haltemutter 27 kann die Anpresskraft auf die Seitenwangen eingestellt und damit die Anpresskraft, der mit den Seitenwangen verbundenen Laufbahnen auf die Kugel 10 eingestellt werden. Mit einer Verstemmung wird ein Lösen der Haltemutter 27 während des Betriebs verhindert. Alternativ kann der Haltestift auch beidseitig verschweisst oder vernietet sein, wobei die Einstellung der Vorspannung während der Montage erfolgt.
In der 12 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lenksäule veranschaulicht, bei der die Laufbahnen 8, 9, die dem Stellteil 4 und dem Halteteil 3 zugeordnet sind, auf einem ersten Trägerprofil 24, das mit dem Stellteil 4 verbunden ist, bzw. auf einem zweiten Trägerprofil 25, das mit dem Halteteil 3 verbunden ist, angeordnet sind. Dadurch wird eine sehr grosse Steifigkeit der Konstruktion erreicht. Die Trägerprofile 24, 25 können dabei wie gezeigt eine runden Querschnittsform, aber auch jede andere geeignete Querschnittsform aufweisen. Es ist natürlich je nach Gegebenheiten des Bauraums oder anderer Randbedingungen möglich, nur am Halteteil 3 oder am Stellteil 4 ein derartiges Trägerprofil vorzusehen. Auch können die Querschnittsformen der beiden Trägerprofile unterschiedlich ausgebildet sein.
Die Lage der Schwenkachse in Bezug zur Lenkspindelachse 5 kann durch die erfindungsgemäße Lösung in einfacher Weise frei bestimmt werden. So ist in 7 und 12 eine Schwenkachse, die die Lenkspindelachse 5 schneidet oder zumindest die untere Lenkspindel 2b schneidet dargestellt. Die Schwenkachse kann auch annähernd in die Gelenkachse des an der unteren Lenkspindel 2b angebrachten, hier nicht dargestellten, Universalgelenks fallen. Ebenso ist es möglich die Schwenkachse in einem grossen Abstand, beispielsweise grösser als der einfache oder gar doppelte Betrag der mittleren Höhe des Stellteils 3, von der Lenkspindelachse 5 anzuordnen.
13 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen die Lenksäule nur in ihrer Länge verstellbar ist (Verstellrichtung 23). Für die Spannachse der Fixiereinrichtung 6 sind hierzu nur in den Seitenwangen 16 des Stellteils 4 Langlöcher 20 vorgesehen, während sie in den Seitenwangen 18 des Halteteils 3 Rundlöcher durchsetzt. Grundsätzlich könnten die sich in die Verstellrichtung 23 erstreckenden Langlöcher auch in den Halteteil-Seitenwangen 18 und die Rundlöcher in den Stellteil-Seitenwangen 16 vorgesehen sein.
Zur Führung des Stellteils 4 in die Verstellrichtung 23 wird abgesehen von der Spannachse der Fixiereinrichtung 6 eine weitere Führungsachse 7' in der gleichen Weise wie zuvor im Zusammenhang mit einer höhen- und längsverstellbaren Lenksäule beschrieben ausgebildet. Die Führungsachse 7 durchsetzt also die Mittelpunkte der in 13 nicht sichtbaren Kugeln, welche an den Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen anliegen. Die Ausbildung dieser Teile wurde zuvor im Einzelnen beschrieben und ist insbesondere aus den das erste Ausführungsbeispiel darstellenden 1-6 ersichtlich. Die Längserstreckungen der Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen sind wiederum zumindest annähernd parallel zur Verstellrichtung 23 und rechtwinklig zur Führungsachse 7'. Die Kugeln sind vorzugsweise wie zuvor beschrieben unter Vorspannung in Kontakt mit den Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen gebracht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den 14 und 15 dargestellt. Im Unterschied zu den in den 1-12 dargestellten Ausführungsformen ist das Stellteil 4 gegenüber dem Halteteil 3 nur in die Verstellrichtung 22 verstellbar, wobei es um die Schwenkachse 7 verschwenkt wird (die Stellrichtung 22 kann als Tangente an die bogenförmige Bahn des Stellteils 4 für die jeweilige momentane Schwenkstellung oder als angenäherte Gerade bezüglich einer Mittelstellung des Stellteils 4 angesehen werden). Hierzu sind für die Spannachse der Fixiereinrichtung 6 nur in den Halteteil-Seitenwangen 18 (gerade oder kreisbogenförmige) Langlöcher 21 vorgesehen, während die Spannachse der Fixiereinrichtung 6 die Stellteil-Seitenwangen 16 durch Rundlöcher durchsetzt. Denkbar und möglich wäre es auch, die Langlöcher in den Stellteil- Seitenwangen 16 und die Rundlöcher in den Halteteil-Seitenwangen 18 vorzusehen (wodurch sich allerdings die Bauhöhe vergrößert).
Die Verstellung in die Verstellrichtung 22 wird somit einerseits durch die Schwenkachse 7, andererseits durch die Spannachse der Fixiereinrichtung 6 geführt. Die Schwenkachse 7 kann hierbei in der grundsätzlich analogen Weise wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgebildet sein. Allerdings kann hierbei eine eine Verschiebung des Stellteils 4 gegenüber dem Halteteil 3 ermöglichende Längserstreckung von Stellteil- und Halteteil-Auflageflächen 8', 9' entfallen. Vorzugsweise sind die Kugeln 10 von den Stellteil- und Halteteil-Auflageflächen 8', 9 in alle rechtwinklig zur Schwenkachse 7 stehende Richtungen unverschiebbar gehalten.
Im Ausführungsbeispiel gemäß den 14 und 15 weisen die Stellteil- und Halteteil-Auflageflächen kalottenförmige Ausbildungen auf. Hierbei bilden sie Vertiefungen, in welche gegenüberliegenden Abschnitte einer jeweiligen Kugel 10 ragen. Die Böden dieser Vertiefungen können wie dargestellt Öffnungen aufweisen oder geschlossen sein. Statt der dargestellten Kalottenform könnten die Auflageflächen 8', 9' beispielsweise auch kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Denkbar und möglich wäre es beispielsweise auch, in den ersten und zweiten Seitenwangen 17, 19 Löcher auszubilden, in welche jeweils gegenüberliegende Abschnitte der Kugeln 10 ragen, wobei die Ränder dieser Löcher in diesem Fall die Auflageflächen 8', 9' bilden würden.
Die Erfindung ist nicht eingeschränkt auf die in den Beispielen dargestellten Ausführungsbeispiele. Es ist auch möglich einzelne Elemente der verschiedenen Ausführungsbeispiele untereinander zu kombinieren. Darüberhinaus können beispielsweise auch die Laufbahnen mit den Laufflächen, die weggerichtet sind von der Lenkspindelebene 11 auf einer gemeinsamen Seitenwange angeordnet sein.

2: Lenkspindel
2a: obere Lenkspindel
2b: untere Lenkspindel
3: Halteteil
4: Stellteil
5: Lenkspindelachse
6: Fixiereinrichtung
7: Schwenkachse
7': Führungsachse
8: Stellteil-Laufbahn
8': Stellteil-Auflagefläche
9: Halteteil-Laufbahn
9': Halteteil-Auflagefläche
10: Kugel
11: Lenkspindelebene
12: erste Lauffläche
13: zweite Lauffläche
14: erste Lauffläche
15: zweite Lauffläche
16: Stellteil-Seitenwange
17: erste Seitenwange
18: Halteteil-Seitenwange
19: zweite Seitenwange
20: Langloch
21: Langloch
22: erste Verstellrichtung
23: zweite Verstellrichtung
24: erstes Trägerprofil
25: zweites Trägerprofil
26: Haltestift
27: Haltemutter
28: Einführöffnung
29: Kalottenförmige Lauffläche
30: Verstärkungssicke
31: Verstärkungsstrebe
32: Falzbereich

Claims

Verstellbare Lenksäule (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Lenkspindel (2), die um ihre Achse (5) drehbar in einem Stellteil (4) gelagert ist, ein Halteteil (3) und eine Fixiereinrichtung (6), in deren geöffnetem Zustand das Stellteil (4) gegenüber dem Halteteil (3) zur Einstellung der Position der Lenksäule (1) durch eine Verschwenkung des Stellteils (4) gegenüber dem Halteteil (3) um eine Schwenkachse (7) in eine erste Verstellrichtung (22) und durch eine Verschiebung des Stellteils (4) gegenüber dem Halteteil (3) in eine zweite Verstellrichtung (23) verstellbar ist und in deren geschlossenem Zustand das Stellteil (4) von der Fixiereinrichtung (6) gegenüber dem Halteteil (3) festgestellt ist, wobei zur Ausbildung der Schwenkachse (7) zwei Kugeln (10) vorgesehen sind, durch deren Mittelpunkte die Schwenkachse (7) verläuft, und die Lenksäule (1) zwei fest am Stellteil (4) angeordnete Stellteil-Laufbahnen (8), die erste und zweite Laufflächen (12, 13) umfassen, und zwei fest am Halteteil (3) angeordnete Halteteil-Laufbahnen (9) aufweist, die erste und zweite Laufflächen (14, 15) umfassen, wobei die Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen (8, 9) Längserstreckungen aufweisen, die zumindest annähernd parallel zur zweiten Verstellrichtung (23) und senkrecht zur Schwenkachse (7) sind, und die beiden Kugeln (10) sich jeweils an mindestens drei Laufflächen (12, 13, 14, 15) abstützen und entlang der Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen (8, 9) abrollbar oder zumindest verschiebbar sind und die Kugeln (10) unter Vorspannung in Kontakt mit den Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen (8, 9) bzw. Stellteil- und Halteteil-Auflageflächen (8', 9') gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltestift (26) oder ein anderes Klemmmittel, das dem Aufklaffen der die nach innen gerichteten Laufflächen (12, 13, 14, 15) tragenden Komponenten entgegenwirkt, zum Einstellen der Vorspannkraft, mit der die Kugeln (10) auf die ihnen zugeordneten Laufflächen (12, 13, 14, 15) angepresst sind, vorgesehen ist.
Verstellbare Lenksäule (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Lenkspindel (2), die um ihre Achse (5) drehbar in einem Stellteil (4) gelagert ist, ein Halteteil (3) und eine Fixiereinrichtung (6), in deren geöffnetem Zustand das Stellteil (4) gegenüber dem Halteteil (3) zur Einstellung der Position der Lenksäule (1) durch eine Verschwenkung des Stellteils (4) gegenüber dem Halteteil (3) um eine Schwenkachse (7) in eine Verstellrichtung (22) verstellbar ist und in deren geschlossenem Zustand das Stellteil (4) von der Fixiereinrichtung (6) gegenüber dem Halteteil (3) festgestellt ist, wobei zur Ausbildung der Schwenkachse (7) zwei Kugeln (10) vorgesehen sind, durch deren Mittelpunkte die Schwenkachse (7) verläuft, und dass die Lenksäule (1) zwei fest am Stellteil (4) angeordnete Stellteil-Auflageflächen (8') und zwei fest am Halteteil (3) angeordnete Halteteil-Auflageflächen (9') aufweist, wobei die beiden Kugeln (10) sich jeweils an einer Stellteil-Auflagefläche (8') und einer Halteteil-Auflagefläche (9') abstützen und die Kugeln (10) unter Vorspannung in Kontakt mit den Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen (8, 9) bzw. Stellteil- und Halteteil-Auflageflächen (8', 9') gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltestift (26) oder ein anderes Klemmmittel, das dem Aufklaffen der die nach innen gerichteten Auflageflächen (8', 9') tragenden Komponenten entgegenwirkt, zum Einstellen der Vorspannkraft, mit der die Kugeln (10) auf die ihnen zugeordneten Stellteil- und Halteteil-Auflageflächen (8', 9') angepresst sind, vorgesehen ist.
Verstellbare Lenksäule (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Lenkspindel (2), die um ihre Achse (5) drehbar in einem Stellteil (4) gelagert ist, ein Halteteil (3) und eine Fixiereinrichtung (6), in deren geöffnetem Zustand das Stellteil (4) gegenüber dem Halteteil (3) zur Einstellung der Position der Lenksäule (1) durch eine Verschiebung des Stellteils (4) gegenüber dem Halteteil (3) in eine Verstellrichtung (23) verstellbar ist und in deren geschlossenem Zustand das Stellteil (4) von der Fixiereinrichtung (6) gegenüber dem Halteteil (3) festgestellt ist, wobei zur Führung der Verstellung zwei Kugeln (10) vorgesehen sind, durch deren Mittelpunkte eine Führungsachse (7') für die Führung in die Verstellrichtung (23) verläuft, und dass die Lenksäule zwei fest am Stellteil (4) angeordnete Stellteil-Laufbahnen (8), die erste und zweite Laufflächen (12, 13) umfassen, und zwei fest am Halteteil (3) angeordnete Halteteil-Laufbahnen (9) aufweist, die erste und zweite Laufflächen (14, 15) umfassen, wobei die Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen (8, 9) Längserstreckungen aufweisen, die zumindest annähernd parallel zur Verstellrichtung (23) sind, und die beiden Kugeln (10) sich jeweils an mindestens drei Laufflächen (12, 13, 14, 15) abstützen und entlang der Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen (8, 9) abrollbar oder zumindest verschiebbar sind und die Kugeln (10) unter Vorspannung in Kontakt mit den Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen (8, 9) bzw. Stellteil- und Halteteil-Auflageflächen (8', 9') gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltestift (26) oder ein anderes Klemmmittel, das dem Aufklaffen der die nach innen gerichteten Laufflächen (12, 13, 14, 15) tragenden Komponenten entgegenwirkt, zum Einstellen der Vorspannkraft, mit der die Kugeln (10) auf die ihnen zugeordneten Laufflächen (12, 13, 14, 15) angepresst sind, vorgesehen ist.
Verstellbare Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Stellteil-Laufbahnen (8) bzw. Stellteil-Auflageflächen (8') an einer oder zwei ersten Seitenwangen (17) angeordnet sind, die fest am Stellteil (4) angeordnet sind und/oder die zwei Halteteil-Laufbahnen (9) bzw. Halteteil-Auflageflächen (9') an einer oder zwei zweiten Seitenwangen (19) angeordnet sind, die fest am Halteteil (3) angeordnet sind.
Verstellbare Lenksäule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Halteteil (3) und/oder am Stellteil (4) zwei Seitenwangen vorgesehen sind, die zusätzliche über Verstärkungsstreben (31) miteinander verbunden sind.
Verstellbare Lenksäule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Stellteil-Laufbahnen (8) bzw. Stellteil-Auflageflächen (8') an einem ersten geschlossenem, bevorzugt rundem, Trägerprofil (24) angeordnet sind, das fest am Stellteil (4) angeordnet ist und/oder die zwei Halteteil-Laufbahnen (9) bzw. Halteteil-Auflageflächen (9') an einem zweiten geschlossenem, bevorzugt rundem, Trägerprofil (25) angeordnet sind, das fest am Halteteil (3) angeordnet ist.
Verstellbare Lenksäule nach Anspruch 4, 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Stellteil- und Halteteil-Laufbahnen (8, 9) mit den jeweiligen Laufflächen (12, 13, 14, 15) bzw. die Stellteil- und Halteteil-Auflageflächen (8', 9') einteilig mit der zugeordneten Seitenwange bzw. dem zugeordneten Trägerprofil ausgebildet sind.
Verstellbare Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltestift (26) mit einem Ende an dem Teil von Halteteil (3) oder Stellteil (4) befestigt ist, dessen Laufbahnen (8, 9) bzw. Auflageflächen (8', 9') zur Achse (5) der Lenkspindel hin gerichtet sind und am anderen Ende das Halteteil (3) bzw. Stellteil (4) durchgreift und ein Gewinde aufweist, bei dem mit einer Haltemutter (27) die Vorspannung einstellbar ist.
Verstellbare Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Halteteil (3) und/oder dem Stellteil (4) zusätzliche Verstärkungselemente, wie Rippen, Stifte, Träger und/oder Sicken vorgesehen sind, die einer Deformation von Halteteil (3) und/oder Stellteil (4) entgegenwirken.
Verstellbare Lenksäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellteil-Laufbahnen (8) und/oder die Halteteil-Laufbahnen (9) bzw. die Stellteil-Auflageflächen (8') und/oder die Halteteil-Auflageflächen (9') Vertiefungen aufweisen, in welche die Kugeln (10) eingreifen.
Verstellbare Lenksäule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (10) von den Stellteil-Laufbahnen (8) und/oder von den Halteteil-Laufbahnen (9) in Richtung senkrecht zur Schwenkachse (7) bzw. Führungsachse (7') und senkrecht zur zweiten Verstellrichtung (23) unverschiebbar gehalten sind.
Verstellbare Lenksäule nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeln (10) von den Stellteil-Auflageflächen (8') und/oder von den Halteteil-Auflageflächen (9') in alle Richtungen rechtwinklig zur Schwenkachse (7) unverschiebbar gehalten sind.