DE102007042737A1

DE102007042737A1 - Motorische Lenksäulenverstellung mit einem Lagerbock

Info

Publication number: DE102007042737A1
Application number: DE102007042737A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. Beneker; Thomas Arndt
Original assignee: C Rob Hammerstein GmbH
Current assignee: Adient Luxembourg Holding SARL
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2008-06-12
Also published as: US20080087130A1; FR2906781A1

Abstract

Die motorische Lenksäulenverstellvorrichtung hat einen Lagerbock (20), ein Mantelrohr (26), das in seinem vorderen Bereich über eine Längsführung am Lagerbock (20) abgestützt ist und das in seinem hinteren Bereich von einem Lagerring (34) umgriffen und in diesem axial geführt ist und eine Spindel (36), die parallel zum Mantelrohr (26) verläuft, drehfest mit dem Lagerring (34) verbunden ist, vorn mit einer vorderen Spindelmutter in Eingriff ist, welche mit einem vorderen Motor (62) drehverbunden ist und drehbar in einer am Mantelrohr (26) befestigten Stütze (58) angeordnet ist, und hinten mit einer hinteren Spindelmutter (38) in Eingriff ist, welche mit einem hinteren Motor (40) drehverbunden ist und drehbar in einem Gehäuse (48) angeordnet ist, das um eine Antriebsgelenkachse (46) schwenkbar mit einer Koppelschwinge (44) gelenkverbunden ist, welche Koppelschwinge (44) mit einer Schwinge (52) gelenkverbunden ist, die wiederum am Lagerbock (20) angelenkt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für eine motorische Verstellung der Lenksäule, 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.
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.
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.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine motorische Lenksäulenverstellvorrichtung dahingehend weiterzubilden und zu verbessern, dass sie mit möglichst wenigen Bauteilen auskommt, eine präzise Verstellung ermöglicht und aufgrund ihrer mechanischen Konstruktion auch beibehält. Diese Aufgabe wird gelöst durch die motorische Lenksäulenverstellvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Charakteristisch für diese Lenksäulenverstellvorrichtung ist die Verwendung nur einer Spindel, auf der sich beide Spindelmuttern für die beiden Verstellrichtungen befinden. Die Spindel wird nicht angetrieben oder gedreht, angetrieben werden die Spindelmuttern. Die beiden Spindelmuttern sind ständig im Eingriff mit der Spindel. In einer Extremstellung der Verstellvorrichtung sind die beiden Spindelmuttern relativ nah beieinander, sie kommen aber niemals in Kontakt. Die Spindel ist feststehend, so dass sie für beide Spindelmuttern unabhängig voneinander genutzt werden kann. Die Spindel verläuft parallel zur Achse des Mantelrohres und behält diese parallele Stellung unabhängig von der jeweiligen Verstellung bei. Über die Anordnung aus Koppelschwinge und Schwinge wird das Mantelrohr gegenüber dem Lagerbock in unterschiedliche Neigungsstellungen gebracht, wenn der Motor für die Neigungseinstellung betätigt wird. Bei Betätigen des Motors für die Längsverstellung wird das Mantelrohr lediglich in Richtung seiner Achslinie verfahren, diese bleibt ungeändert gegenüber dem Lagerbock. Bei einer Längsverstellung verschiebt sich das Mantelrohr gegenüber der Spindel, bleibt aber parallel zu ihr.
Vorzugsweise befindet sich die Spindel sich in negativer z-Richtung unterhalb des Mantelrohrs. Insbesondere befindet sie sich in der gleichen x-z-Ebene wie eine Achslinie des Mantelrohrs. Durch die symmetrische Anordnung wird eine hohe mechanische Steifigkeit erreicht.
Vorzugsweise weist die Koppelschwinge eine der Spindelmutter für die Neigungsverstellung zugeordnete Antriebsgelenkachse und eine Zwischengelenkachse auf, mit der sie mit der Schwinge verbunden ist, und liegen diese beiden Gelenkachsen im Wesentlichen in einer Ebene, zu der die Achslinie des Mantelrohrs parallel ist. In bevorzugter Weiterbildung ist in der Mittelstellung der Lenksäulenverstellvorrichtung diese Ebene zur Achslinie des Mantelrohrs parallel.
Vorzugsweise weisen beide Motoren ein Gehäuse auf und ist mindestens ein Gehäuse parallel zur Achslinie. Vorzugsweise sind beide Gehäuse antiparallel zueinander angeordnet. Durch diese Anordnung wird Platz gespart. Die Gehäuse sind typischerweise länglich zylindrisch.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu ver stehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Folgenden näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels mit Ansicht von schräg unten,
2: eine Untersicht auf die Vorrichtung gemäß 1,
3: eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, das nur prinzipiell dargestellt ist, teilweise angeschnitten,
4: eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels, teilweise angeschnitten, mit Blickrichtung wie in 1, und
5: eine Unteransicht der Vorrichtung gemäß 4.
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.
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 wegstehen und zueinander im Wesentlichen parallel verlaufen.
Im Folgenden werden die erste und zweite Ausführung besprochen. Von den Rippen springt vorn jeweils ein Zapfen 22 vor. In diesen Rippen ist im hinteren Bereich beidseitig eine Lagerbohrung 24 vorgesehen. Dadurch wird eine Längsführung ausgebildet.
Eine hier nicht weiter dargestellte Lenksäule hat ein Mantelrohr 26 und eine Achslinie 28. Die Länge des Mantelrohrs 26 ist aus 3 ersichtlich. Das Mantelrohr 26 ist in seinem vorderen Bereich mit einem Brückenteil 30 fest verbunden. Dieses ragt im Wesentlichen in y-Richtung seitlich weg und bildet zusammen mit dem Lagerbock 20 die Längsführung. Die Längsführung verläuft in der gezeigten Mittellage parallel zur Achslinie 28. In der konkret gezeigten Darstellung wird sie durch die bereits erwähnten Zapfen 22 und Langlöcher 32 im Brückenteil 30 gebildet, in welchen die Zapfen 22 geführt sind. Andere Ausbildungen der Längsführung sind möglich, so kann das Langloch beispielsweise auch im Lagerbock 20 vorgesehen sein. Es ist auch eine Schienenführung als Längsführung möglich. Die Längsführung lässt eine Schenkbewegung um eine zur y-Achse parallele Schwenkachse zu.
Im hinteren Bereich wird das Mantelrohr 26 von einem Lagerring 34 umgriffen. In diesem ist das Mantelrohr 26 gleitend gelagert. Das Mantelrohr hat eine Lagerfläche 72 und ist nur in Richtung der Achslinie 28 verschiebbar. Auf diese Weise wird die Axialführung realisiert. Wenn der Lagerring 34 das Mantelrohr 26 vollständig umgreift, wie dies dargestellt ist, ist dies eine günstige Ausführung, es ist aber auch möglich, dass der Lagerring 34 nur teilweise umgreift, solange die gewünschte axiale Längsführung des Mantelrohrs 26 gewährleistet ist.
Für die motorischen Antriebe, die nun erläutert werden, ist eine Spindel 36 vorgesehen, die parallel zur Achslinie 28 verläuft. In den gezeigten Ausführungsformen befindet sie 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, eine mittige Anordnung, wie dargestellt, hat mechanische Vorteile.
Die Spindel 36 ist mit ihrem hinteren Endbereich am Lagerring 34 befestigt, hierzu ist der hintere Endbereich abgeflacht, wie insbesondere aus 3 zu ersehen ist. Aufgrund dieser Befestigung ist die Spindel 36 drehfest. In Nähe dieses hinteren Endbereichs der Spindel 36 ist eine Spindelmutter 60 für die Neigungsverstellung mit der Spindel 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.
Das Getriebe hat ein Gehäuse 64, das mit einer Koppelschwinge 44 gelenkverbunden ist. Diese Koppelschwinge 44 ist ein im Wesentlichen H-förmiges Teil, wie dies insbesondere aus 2 ersichtlich ist, sie kann auch mehrteilig sein. Die Koppelschwinge 44 hat zwei seitliche Arme, von denen in 3 einer gezeigt ist. Sie ist über die Antriebsgelenkachse 46 schwenkbar mit dem Gehäuse 48 verbunden. Sie ist weiterhin über eine Zwischengelenkachse 50 mit einer Schwinge 52 gelenkverbunden. Diese Schwinge 52 ist in Seitenansicht im Wesentlichen L-förmig. Zusammen mit der Koppelschwinge 44 ergibt sich in Seitenansicht eine im Wesentlichen U-förmige Ausbildung, die in Richtung der Achslinie 28 gesehen nach vorn offen ist. Die Schwinge 52 ist über eine Schwenkachse 53 am Lagerring 34 angelenkt. Die Schwinge 52 ist über eine Lagergelenkachse 54 am Lagerbock 20 angelenkt, hierfür dienen die bereits erwähnten Lagerbohrungen 44.
Wie insbesondere 3 zeigt, schneidet die Schwenkachse 53 im Wesentlichen mittig durch das Mantelrohr 26. Die Lagergelenkachse 54 schneidet in vorzugsweiser Ausbildung die Achslinie 28 in der gezeigten Mittellage.
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.
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 wegsteht. Gegenüber dieser Stütze 58 ist eine Spindelmutter 38 für die Längsverstellung drehbar. Diese Spindelmutter 38 wird auch als vordere Spindelmutter bezeichnet. Hierzu ist das 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.
Parallel zur Spindel 36 ist 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.
Im Folgenden wird nun auf das dritte Ausführungsbeispiel nach den 4 und 5 beschrieben. Dabei wird im Wesentlichen auf die Unterschiede gegenüber der bisherigen Erläuterung abgestellt.
Das Mantelrohr 26 umgreift in seinem vorderen Bereich einen Lagerring 34 in Form eines Rohrstücks, auf diese Weise wird die Axialführung ausgebildet. Der Lagerring 34 ist mit einem Halter 80 verbunden, der im vorderen Bereich des Lagerbocks 20 mit diesem schwenkverbunden ist. An diesem Halter 80 ist auch die Spindel 36 festgelegt. Damit ist die Spindel 36 mit dem Lagerring 34 verbunden. Sie ist nun im vorderen Bereich der Vorrichtung festgelegt.
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 mit der Koppelschwinge 44 gelenkverbunden, die über die Zwischenlenkachse 50 mit der Schwinge 52 gelenkverbunden ist. Diese Schwinge 52 ist nun wie zuvor ein doppelarmiger Hebel, sie wird aber anders eingesetzt. Sie ist wie zuvor im Wesentlichen L-förmig, diesmal erstreckt sich der von der Zwischengelenkachse 50 entfernte Arm aber im Wesentlichen in negativer x-Richtung. An seinem freien Ende befindet sich die Schwenkachse 53. Diese ist als Zapfen 22 ausgebildet, der Zapfen 22 greift in das Langloch 32, das vom Mantelrohr 26 ausgebildet wird. Das Mantelrohr 26 ist vorzugsweise ein Gussteil.
Die Lagergelenkachse 54 befindet sich nun etwa in der Mitte der Schwinge 52 und nicht mehr, wie in den ersten Ausführungsbeispielen, am freien Ende des oberen Arms der Schwinge 52. Wiederum liegen Antriebsgelenkachse 46 und Zwischengelenkachse 50 in der gezeigten Mittelstellung in der beschriebenen Ebene, die parallel zur Achslinie 28 verläuft. Wiederum verlaufen die Antriebsgelenkachse 46, die Zwischengelenkachse 50, die Schwenkachse 53 und die Lagergelenkachse 54 jeweils in y-Richtung.
Auch im dritten Ausführungsbeispiel ist mit dem Mantelrohr 26 die Stütze 58 verbunden, gegenüber Stütze 58 und dem Mantelrohr 26 ist die vordere Spindelmutter 38 drehbar, translatorisch aber festgelegt. Dies ist wieder dadurch realisiert, dass die Spindelmutter 38 drehbar in einem Gehäuse 48 angeordnet ist, das das Getriebe aufnimmt, welches den Motor 40 für die Längsverstellung mit der Spindelmutter 38 für die Längsverstellung drehverbindet.
Das Führungsprofil 66 ist in der dritten Ausführung starr mit dem Gehäuse 60 verbunden. Es wird von einer Führungsmuffe 68 umgriffen und längs geführt, die am Gehäuse 68 bzw. an der Stütze 58 befestigt ist.

Claims

Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung mit einem Lagerbock (20), mit einem Mantelrohr (26), das in einer Axialführung geführt ist, welche einen Lagerring (34) aufweist, und mit einer Spindel (36), die parallel zum Mantelrohr (26) verläuft, die mit dem Lagerring (34) verbunden ist, die einerseits mit einer Spindelmutter (38) für Längsverstellung im Eingriff ist, welche mit einem Motor (40) für Längsverstellung drehverbunden ist und die andererseits mit einer Spindelmutter (60) für die Neigungsverstellung im Eingriff ist, welche mit einem Motor (62) für die Neigungsverstellung drehverbunden ist.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (60) für die Neigungsverstellung drehbar in einem Gehäuse (64) angeordnet ist, das um eine Antriebsgelenkachse (46) schwenkbar mit einer Koppelschwinge (44) gelenkverbunden ist, welche Koppelschwinge (44) mit einer Schwinge (52) gelenkverbunden ist, die wiederum am Lagerbock (20) angelenkt ist.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (38) für die Längsverstellung drehbar in einem Gehäuse (48) angeordnet ist, das mit dem Mantelrohr (26) verbunden ist.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Mantelrohr (26) und Lagerbock (20) eine Längsführung vorgesehen ist, die ein Langloch (32) aufweist, das vorzugsweise am Mantelrohr (26) oder am Lagerbock (20) ausgebildet ist.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelschwinge (44) oder die Schwinge (52) ein zweiarmiger Hebel mit drei Gelenkachsen ist.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (34) schwenkbar am Lagerbock (20) angelenkt ist, insbesondere dass der Lagerring (34) mindestens um eine parallel zur y-Richtung verlaufende Achse schwenkbar am Lagerbock (20) angelenkt ist.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (34) ein Gleitlager aufweist und dass das Mantelrohr (26) an seiner Außenfläche oder seiner Innenfläche eine dem Gleitlager angepasste Lagerfläche (72) hat.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (36) sich in negativer z-Richtung unterhalb des Mantelrohrs (26) befindet und insbesondere in der gleichen x-z-Ebene liegt wie eine Achslinie (28) des Mantelrohrs (26).
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelschwinge (44) eine der Spindelmutter (60) für die Neigungsverstellung zugeordnete Antriebsgelenkachse (46) und eine Zwischengelenkachse (50) aufweist, mit der sie mit der Schwinge (52) verbunden ist, und dass diese beiden Gelenkachsen (46, 50) im Wesentlichen in einer Ebene liegen, zu der die Achslinie (28) des Mantelrohrs (26) parallel ist, vorzugsweise in der Mittelstellung der Lenksäulenverstellvorrichtung parallel ist.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zwischengelenkachse (50) in x-Richtung hinter der Antriebsgelenkachse (46) befindet.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinge (52) in y-Richtung gesehen im Wesentlichen L-förmig ist.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwinge (52) um eine Lagergelenkachse (54) schwenkbar mit dem Lagerbock (20) gelenkverbunden ist, und dass die Antriebsgelenkachse (46), die Zwischengelenkachse (50) und die Lagergelenkachse (54) auf den Eckpunkten eines Dreiecks liegen, dessen größter Winkel bei der Antriebsgelenkachse (46) ist, wobei der Winkel an der Antriebsgelenkachse (46) vorzugsweise etwa 90° beträgt.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Motor (40, 62), vorzugsweise beide Motoren ein längliches Gehäuse aufweisen, dessen Längsachse im Wesentlichen parallel zur Achslinie (28) des Mantelrohrs (26) verläuft.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Motoren (40, 62) ein Gehäuse aufweisen, und dass in y-Richtung gesehen zumindest in einem Verstellzustand der Lenksäulenverstellvorrichtung die Gehäuse der beiden Motoren (40, 62) überlappen.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Motoren (40, 62) ein Gehäuse aufweisen, und dass die Gehäuse antiparallel zueinander angeordnet sind.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Mantelrohr (26) und Lagerbock (20) eine Brückenteil (30) vorgesehen ist, das starr mit dem Mantelrohr (26) verbunden ist und ein Längsführungsmittel der Längsführung aufweist, wobei dieses Längsführungsmittel vorzugsweise als Langloch (32) ausgebildet ist.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Spindel (36) ein Führungsprofil (66) angeordnet ist, das von einer zugeordneten Führungshülse (68) umgriffen und geführt ist.
Motorische Lenksäulenverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Motoren (40, 62) beidseitig der Spindel (36) angeordnet sind, insbesondere dass sich die Spindel (36) auf der Mitte zwischen den beiden Motoren (40, 62) befindet.