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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für eine motorische Lenksäulenverstellung,
die einen Lagerbock und ein Mantelrohr hat. Das Mantelrohr ist in
seiner Längsrichtung
und in seiner Höhe und
damit in seiner Neigung gegenüber
dem Lagerbock verstellbar, hierzu sind mindestens ein Spindelantrieb
und zwei Motoren vorgesehen. Hierzu sind mindestens ein Verstellantrieb,
insbesondere Spindelantrieb und zwei Motoren vorgesehen.
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Derartige
Lenksäulenverstellvorrichtungen ermöglichen
eine bequeme Anpassung an die jeweiligen Bedürfnisse eines Nutzers. Aufgrund
der motorischen Ausbildung lässt
sich die Vorrichtung bequem einstellen. Als Motore sind im allgemeinen Elektromotore
vorgesehen. Diese können über eine Zentralsteuerung
angesteuert und insbesondere per Memory auf die jeweilig abgespeicherten
Wünsche von
einzelnen Benutzern eingestellt werden.
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Das
Ziel der Erfindung liegt darin, eine leichtgewichtige, wenige Bauteile
aufweisende und in ihrer Konstruktion stabile Verstellvorrichtung
anzugeben. Die Verstellvorrichtung soll zudem Platz sparend sein,
so dass sie günstig
eingebaut werden kann, beispielsweise auch im Austausch zu nicht
verstellbaren Gelenksäulen
im gleichen Kraftfahrzeugtyp.
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Nach
dem Stand der Technik ist zwischen dem Verstellteil und dem Mantelrohr
ein Lagerring angeordnet, der das Mantelrohr umgibt. Hiervon ausgehend
ist es Aufgabe der Erfindung, eine motorische Lenksäulenverstellvorrichtung
dahingehend weiterzubilden und zu verbessern, dass auf ein derartiges
Mantelrohr ver zichtet werden kann und insbesondere eine präzisere Führung und
ein verbesserter Halt des Mantelrohrs im Lagerbock erreicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst
durch die motorische Lenksäulenverstellung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bei
dieser Lenksäulenverstellvorrichtung
ist eine Längsführung zwischen
Verstellteil und Mantelrohr ausgebildet. Sie ist unmittelbar zwischen
diesen beiden Teilen ausgebildet. Sie hat ein Führungsprofil. Dieses Führungsprofil
ist entweder am Verstellteil oder am Mantelrohr angeordnet, die
Anordnung am Mantelrohr ist bevorzugt. Das Führungsprofil kann als Vorsprung
oder auch als Rinne ausgeführt
sein. Mit dem Führungsprofil
ist ein Gleitstück
in Eingriff, das gegenüber
dem Führungsprofil
in Längsrichtung der
Längsführung verschiebbar
ist. In allen übrigen Bewegungsrichtungen
ist es so spielfrei wie möglich mit
der Längsführung in
Eingriff. Die Erfindung ermöglicht
es, das Zusammenwirken zwischen Gleitstück und Führungsprofil weitestgehend
spielfrei zu gestalten, indem beispielsweise das Gleitstück elastisch
gegenüber
dem Führungsprofil
vorbelastet ist und/oder einstellbar ist.
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Insgesamt
lässt sich
ein Lagerring vermeiden und eine verbesserte Führung erreichen. Die Lenksäulenverstellvorrichtung
hat weniger Teile als bisher, arbeitet präziser und lässt sich in der vorzugsweisen
Weiterbildung auch noch individuell auf eine präzise Führung einstellen.
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Vorzugsweise
sind die Gleitstücke
konisch oder keilförmig.
Die Gleitstücke
können
eine V-förmige
Rinne aufweisen. Die Führungsprofile
können
im Querschnitt vorzugsweise ebenfalls keilförmig sein und/oder einen keilförmigen Führungsspalt
ausbilden. Dadurch wird eine Einstellbarkeit ermöglicht, sei es durch elastische
und/oder einstellbare Mittel, zu den letzteren gehören beispielsweise
Stellschrauben. In diesem Sinne hat das Gleitstück zwei erste Kontaktbereiche,
die am Führungsprofil
anliegen und die nicht parallel zueinander verlaufen, sondern in
einem spitzen Winkel. Dieser kann unterhalb oder oberhalb der Selbsthemmung
der miteinander im Eingriff befindlichen Materialien sein, vorzugsweise ist
er oberhalb der Selbsthemmung. In gleicher Weise kann auch zusätzlich oder
alternativ nur das Führungsprofil
zwei zweite Kontaktbereiche aufweisen, an denen das Gleitstück anliegt
und die nicht parallel zueinander verlaufen. In einer vorzugsweisen
Ausbildung sind beidseits des Mantelrohrs Führungsprofile vorgesehen, vorzugsweise
ein einzelnes Profil oder zwei Profile.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie
der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Folgenden
näher erläutert werden.
In dieser Zeichnung zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels mit Ansicht
von schräg unten,
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2:
eine Untersicht auf die Vorrichtung gemäß 1,
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3:
eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, das prinzipiell
dargestellt ist, teilweise angeschnitten,
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4:
eine Seitenansicht in z-Richtung eines dritten Ausführungsbeispiels,
das schematisch dargestellt ist, mit Lenkrad und Lenksäule,
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5:
ein Schnittbild entlang der Schnittlinie V-V in 4,
ohne Lenksäule
und Antriebe,
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6:
ein Schnittbild wie 5, jedoch für ein viertes Ausführungsbeispiel,
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7 eine
perspektivische Ansicht eines fünften
Ausführungsbeispiels
mit Ansicht von schräg unten,
und
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8 weitere
perspektivische Ansicht des fünften
Ausführungsbeispiels
mit Ansicht von schräg unten
in einer anderen Blickrichtung.
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Gezeigt
sind die Verstellvorrichtungen jeweils in ihrer Mittellage. In allen
Figuren ist ein rechtwinkliges Koordinatensystem x-y-z eingezeichnet,
in bekannter Weise ist die x-Richtung in Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs
nach vorn, die y-Richtung
ist wie die x-Richtung in der Fahrebene des Kraftfahrzeugs, die
z-Richtung geht
rechtwinklig zur Fahrebene nach oben. Die Ausdrücke vorn und hinten sind jeweils
auf die x-Richtung und damit die Richtung bei normaler Vorausfahrt
des Kraftfahrzeugs gesehen.
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Die
Lenksäulenverstellvorrichtung
hat einen Lagerbock 20, er ist in bekannter Weise für die Befestigung
unterhalb des Armaturenbrettes vorgesehen. Dieser Lagerbock 20 besteht
im Wesentlichen aus einem gebogenen Oberteil und zwei Rippen, die
von diesem im Wesentlichen in negativer z-Richtung nach unten stehen
und zueinander im Wesentlichen parallel verlaufen.
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Im
Folgenden wird zunächst
auf das erste Ausführungsbeispiel
eingegangen. Eine in 4 schematisch dargestellte Lenksäule 23 hat
ein Mantelrohr 26 und eine Achslinie 28. Die Länge des
Mantelrohrs 26 ist aus den Figuren ersichtlich und entspricht
etwa der Länge
des Lagerbocks 20. Das Mantelrohr 26 umgreift
in seinem vorderen Bereich einen Lagerring 34 in Form eines
Rohrstücks.
Dieser ist mit einem Halter 31 verbunden, der um eine parallel
zu y-Richtung verlaufende Achse 33 schwenkbar am Lagerbock 20 angelenkt
ist. Auf diese Weise wird im vorderen Bereich eine schwenkbare Axialführung ausgebildet.
Der Lagerring 34 hat eine ausreichende axiale Länge, sodass
er unabhängig
von den Axialbewegungen des Mantelrohres 26 stets in Eingriff
mit diesem bleibt.
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Im
hinteren Bereich wird das Mantelrohrteil von einem Verstellteil 52 getragen
und untergriffen. Hierzu springt von jedem Arm des Verstellteils 52 ein Gleitstück 22 zum
anderen Arm hin vor. Das Gleitstück 22 greift
in ein als Rinne ausgeführtes
Längsprofil 32 ein,
das am Mantelrohr 26 ausgebildet ist. Dadurch wird eine
Längsführung ausgebildet.
Zugleich können
die Gleitstücke 22 sich
innerhalb des Längsprofils
drehen. Hierzu sind sie beispielsweise um eine Achse 53 drehbar
oder sind zylindrisch rund, sodass sie unterschiedliche Drehpositionen
innerhalb des Längsprofils 32 einnehmen
können.
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Die
Gleitstücke 22 haben
möglichst
wenig Spiel innerhalb des Längsprofils 32 und
umgekehrt. Dies gilt für
ihren gesamten Verschiebeweg innerhalb des Längsprofils und auch für die möglichen
Drehzustände.
Aus weiteren Ausführungsbeispielen
wird ersichtlich, wie das Spiel zwischen den Gleitstücken 22 und
den jeweiligen Längsprofilen 32 möglichst
klein gehalten werden kann.
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Für die motorischen
Antriebe, die nun erläutert
werden, ist eine Spindel 36 vorgesehen, die parallel zur
Achslinie 28 verläuft.
Sie befindet sich in z-Richtung unterhalb der Achslinie 28,
Achslinie 28 und Mittellinie der Spindel 36 befinden
sich somit in der x-z-Ebene. Es ist aber auch möglich, die Spindel 36 seitlich
zu versetzen, siehe z.B. 5, eine mittige Anordnung, wie
dargestellt, hat mechanische Vorteile.
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Die
Spindel
36 ist mit ihrem vorderen Endbereich am Halter
31 befestigt.
Aufgrund dieser Befestigung ist die Spindel
36 drehfest.
In Nähe
eines hinteren Endbereichs der Spindel
36 ist eine Spindelmutter
60 für die Neigungsverstellung
mit der Spindel ständig
im Eingriff. Diese wird auch hintere Spindelmutter
60 genannt
und ist mit einem Motor
62 für die Neigungsverstellung drehverbunden,
die Verbindung erfolgt über
ein an sich bekanntes Getriebe, beispielsweise ein Getriebe entsprechend
der
WO86/06036 ,
US 3 617 021 und
US 6 322 146 B1 . Dieser
Motor
62 wird auch hinterer Motor genannt. Die hintere
Spindelmutter
60 und der hintere Motor
62 sind
für die
Neigungsverstellung in der x-z-Ebene und entsprechend dem Doppelpfeil
42 zuständig.
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Das
Getriebe hat ein Gehäuse 64,
das mit einer Koppelschwinge 44 gelenkverbunden ist. Diese Koppelschwinge 44 ist
ein im Wesentlichen H-förmiges
Teil, sie kann auch mehrteilig sein. Die Koppelschwinge 44 hat
zwei seitliche Arme. Sie ist über
eine Antriebsgelenkachse 46 schwenkbar mit dem Gehäuse 64 verbunden.
Sie ist weiterhin über
eine Zwischengelenkachse 50 mit dem Verstellteil 52 gelenkverbunden.
Dieses Verstellteil 52 hat zwei Arme und ist in Seitenansicht
etwa L-förmig.
Das Verstellteil 52 ist über eine Lagergelenkachse 54 am
Lagerbock 20 angelenkt. Die Lagergelenkachse 54 schneidet
in vorzugsweiser Ausbildung die Achslinie 28 in der gezeigten
Mittellage.
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Die
Antriebsgelenkachse 46 und die Zwischengelenkachse 50 liegen
in der gezeigten Mittelstellung in einer Ebene, die parallel zur
Achslinie 28 verläuft
und in der sich vorzugsweise die Mittellinie der Spindel 36 befindet.
Diese beiden Gelenkachsen 46, 50 liegen etwa auf
derselben Höhe
wie die Spindel 36.
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Im
Folgenden wird nun der Antrieb für
die Längsverstellung
beschrieben. Diese erfolgt in Richtung des Doppelpfeils 56,
also in Richtung der Achslinie 28. Mit dem Mantelrohr 26 ist
eine Stütze 58 verbunden,
die quer vom Mantelrohr 26 nach unten steht. Gegenüber dieser
Stütze 58 ist
eine Spindelmutter 38 für
die Längsverstellung
drehbar. Diese Spindelmutter 38 wird auch als vordere Spindelmutter
bezeichnet. Hierzu ist ein Gehäuse 48,
in dem diese vordere Spindelmutter 60 drehbar angeordnet
ist und das das Getriebe aufnimmt, mit der Stütze 58 verbunden,
vorzugsweise bildet die Stütze 58 einen Teil
des Getriebegehäuses 48.
Die vordere Spindelmutter 38 ist in Eingriff mit der Spindel 36.
Weiterhin ist sie drehverbunden mit einem Motor 40 für die Längsverstellung.
Dies erfolgt wiederum unter Zwischenschaltung des Getriebes. Dabei
kann das Getriebe baugleich mit demjenigen des Antriebs für die Neigungsverstellung
ausgebildet sein. Die Spindelmuttern 38, 60 sind
ständig
mit der zugehörigen
Spindel 36 im Eingriff.
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Parallel
zur Spindel 36 ist noch ein Führungsprofil 66 vorgesehen,
in der gezeigten Ausführung
ist es starr mit dem Gehäuse 64 verbunden.
Es wird von einer Führungsmuffe 68 umgriffen
und längs geführt, die
am Gehäuse 48 bzw.
an der Stütze 58 befestigt
ist. Es gibt zusätzliche
mechanische Festigkeit.
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Im
Folgenden wird nun das zweite Ausführungsbeispiel nach 3 beschrieben.
Dabei wird im Wesentlichen auf die Unterschiede gegenüber der bisherigen
Erläuterung
abgestellt.
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Wiederum
ist in Nähe
des hinteren Endbereichs der Spindel
36 eine Spindelmutter
60 für die Neigungsverstellung
mit der Spindel
36 im Eingriff. Diese hintere Spindelmutter
60 ist
mit einem hinteren Motor
62 für die Neigungsverstellung in
Antriebsverbindung, wiederum über
ein an sich bekanntes Getriebe. Dessen Gehäuse
64 ist innen rund
und ermöglicht
ein Verschwenken der Spindelmutter in einem gewissen Winkelbereich.
Hierzu wird auf das Getriebe nach der
DE 10 2006 051 085.2 verwiesen. Das
Verstellteil
52 ist wie zuvor ein doppelarmiger Hebel,
der im Wesentlichen L-förmig
mit einem Winkel von etwa 90 Grad zwischen den beiden Armen. Eine
Koppelschwinge wird nicht eingesetzt.
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Die
Lagergelenkachse 54 befindet sich etwa in der Mitte des
Verstellteils 52. Dessen beide Arme sind etwa gleich lang.
Wiederum verlaufen die Antriebsgelenkachse 46, die Zwischengelenkachse 50, die
Schwenkachse 53 und die Lagergelenkachse 54 jeweils
in y-Richtung.
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Das
Längsprofil 32 wird
nun nicht mehr durch die Ränder
einer Rille gebildet, vielmehr springen vom Mantelrohr 26 in
Gegenrichtung zueinander jeweils zwei längliche Vorsprünge vor,
die zwischen sich eine Führungsrinne
ausbilden. In diese greift das Gleitstück 22, das nunmehr
nicht mehr rund, sondern im Wesentli chen quadratisch ausgeführt ist.
Es ist in der Schwenkachse 53 mit dem unteren Arm des Verstellteils 52 gelenkverbunden.
Eine starre Verbindung zwischen Gleitstück 22 und Verstellteil 52 ist
bei der Konstruktion gemäß 3 nicht
mehr möglich. Die
Längsprofile 32 sind
einstückig
mit dem Mantelrohr 26 oder an dieses angesetzt.
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Das
Gehäuse 48 des
vorderen Antriebs ist unmittelbar auf das Mantelrohr 26 aufgesetzt
und mit diesem befestigt und bildet somit zugleich die Stütze 58 aus.
Nach wie vor ist eine durchgängige
Spindel 36 eingesetzt die drehfest ist und mit der beide
Spindelmuttern 38, 60 ständig im Eingriff sind.
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Im
dritten Ausführungsbeispiel
nach den 4 und 5 wird keine
durchgängige
Spindel 36 eingesetzt, vielmehr hat jeder Antrieb seine
eigene Spindel. Die beiden Spindeln können unterschiedliche Positionen
zueinander einnehmen, dadurch ergeben sich andere konstruktive Möglichkeiten.
Die Spindel 36 für
die Längsverstellung
bleibt parallel zur Achslinie 28, der zugehörige Motor 40 ist
mit dem Mantelrohr 26 verbunden. Die Spindelmutter 38 ist wiederum
von einer Stütze 58,
die mit dem Mantelrohr 26 fest verbunden ist, gehalten
und gegenüber dieser
drehbar. Das Ende der Spindel 36 ist drehfest im Halter 31 festgelegt.
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Dagegen ändert sich
die Position der anderen Spindel 36 bei einer Verstellung.
Die Zwischengelenkachse 50 beschreibt relativ zum Lagerbock 20 bei
einer Neigungsverstellung einen Bogen um die Lagergelenkachse 54.
Diese ist wiederum zwischen Lagerbock 20 und Verstellteil 52 ausgebildet.
Das freie Ende des anderen Arms des Verstellteils 52 trägt wiederum
ein Gleitstück 22,
auf dieses wird nunmehr eingegangen: Das Gleitstück hat nun Kegelstumpfform
mit einem Kegelwinkel von etwa 10° bis 20°. Auch die
Flanken des Längsprofils 32 sind schräg verlaufend,
sie sind dem Kegelwinkel des Gleitstücks 22 angepasst.
Die Flanken stehen V-förmig
zueinander und entfernen sich mit wachsendem Abstand von der Achslinie 28 voneinander.
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Die
Längsführung ist
spielfrei, sie kann auf Spielfreiheit eingestellt werden. 5 zeigt
beide Möglichkeiten,
die jeweils für
sich allein bereits ausreichen, um eine Spielfreiheit zu erzielen:
Auf der linken Seite der 5 ist das Gleitstück 22 über eine Stellschraube 84 mit
dem Verstellteil 52 verbunden, sodass der Ab stand des Gleitstücks 22 vom
Verstellteil 52 einstellbar ist. Er wird so eingestellt,
dass Spielfreiheit erreicht wird. Alternativ ist im rechten Teil von 5 eine
Lösung
gezeigt, bei der ein elastisches Mittel in Form einer Schraubendruckfeder
zwischen Verstellteil 52 und Gleitstück 22 angeordnet ist und
dieses in die Tiefe des Längsprofils 32,
also die Rinne, drückt.
Auf diese Weise wird ständig
das Spiel ausgeglichen und insbesondere werden auch Abnutzungen,
die sich im Betrieb einstellen, ausgeglichen. Bevorzugt wird eine
Kombination beider Einstellmöglichkeiten.
Es ist auch möglich,
in kinematischer Umkehrung nicht zwei Rippen des Längsprofils 32 vorzusehen,
sondern nur eine keilförmige
Rippe, die von einem V-förmigen
Gleitstück
beidseitig umgriffen wird. Es ist auch möglich, das Längsprofil
am Verstellteil 52 und das Gleitstück 22 am Mantelrohr 26 anzuordnen.
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In
der Ausbildung nach 5 ist die Spindel 36 in
y-Richtung gegenüber
der Achslinie 28 versetzt. 6 zeigt
eine Alternative, in der dies nicht der Fall ist.
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In
der fünften
Ausführung
nach den 7 und 8 wird eine
Lösung
vorgestellt, die Gemeinsamkeiten mit dem ersten Ausführungsbeispiel
hat. Der untere Arm des zweiarmigen Verstellteils 52 ragt nun
nicht in x-Richtung nach hinten, sondern nach vorne. Das Längsprofil 32 ist
als Vorsprung und nicht als Rille ausgeführt. Es hat nun schräge Flanken,
wie im Ausführungsbeispiel
nach 5. An einem Innensechskant ist eine Stellschraube 84 erkennbar. Das
Gleitstück 22 ist
im Wesentlichen keilförmig
und um die Schwenkachse 53 drehbar angeordnet.
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Wie
insbesondere 5 zeigt, hat das Gleitstück zwei
gegenüberliegende,
erste Kontaktbereiche 86, die am Führungsprofil 32 anliegen.
Sie verlaufen nicht parallel zueinander, sondern in einem Winkel
von mehr als 10°,
vorzugsweise etwa 20°. Entsprechend
sind auch zweite Kontaktbereiche 88 am Längsprofil 32 ausgebildet.
Die Kontaktbereiche 86, 88 können mehr oder weniger linienhaft
oder auch flächig
sein.